On the Influence of Pressure and Porosity on the Parameters of the Equation of State of a Porous Substance

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The influence of porosity and pressure on the parameters of the equation of state of a porous material is studied. The model takes into account the presence of gas in the pores. The equations of state of the mixture and its components, both solid and gaseous, are presented uniformly (in the form of the Mie–Grüneisen equation with the Grüneisen coefficient depending on density). To describe the Grüneisen coefficient, a logarithmic dependence on density is used. Numerical calculations of shock-wave loading and isentropic unloading of copper samples of various porosities are carried out. It is shown that the parameters of the equation of state obtained under normal conditions adequately describe the behavior of the substance both under loading and unloading.

About the authors

R. K. Bel’kheeva

Novosibirsk State University (NSU)

Author for correspondence.
Email: rumia@post.nsu.ru
Novosibirsk, Russia

References

  1. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966. 632 с.
  2. Зельдович Я.Б. Об исследовании уравнения состояния с помощью механических измерений // ЖЭТФ. 1957. Т. 32. С. 1577.
  3. Болховитинов Л.Г. Особенности ударного сжатия пористых сред // Докл. I Всесоюз. симпоз. по импульсным давлениям. М.: ВНИИФТРИ, 1974. Т. 1. С. 71.
  4. Фунтиков А.И. Ударное сжатие пористого урана // ТВТ. 1998. Т. 36. № 3. С. 406.
  5. Трунин Р.Ф., Симаков Г.В., Медведев А.Б. Сжатие титана в ударных волнах // ТВТ. 1999. Т. 37. № 6. С. 881.
  6. Гударенко Л.Ф., Гущина О.Н., Жерноклетов М.В., Медведев А.Б., Симаков Г.В. Ударное сжатие и изоэнтропическое расширение пористых образцов вольфрама, никеля и олова // ТВТ. 2000. Т. 38. № 3. С. 437.
  7. Трунин Р.Ф., Панов Н.В. Ударное сжатие пористой меди при мегабарных давлениях // ТВТ. 2000. Т. 38. № 5. С. 754.
  8. Трунин Р.Ф., Симаков Г.В., Панов Н.В. Ударное сжатие пористого алюминия и никеля при мегабарных давлениях // ТВТ. 2001. Т. 39. № 3. С. 430.
  9. Баженова Т.В., Голуб В.В., Мирова О.А., Котельников А.Л., Ленкевич Д.А. Ослабление действия отраженной ударной волны при взрыве внутри объема со стенками из гранулированного материала // ТВТ. 2012. Т. 50. № 3. С. 476.
  10. Бушман А.В., Жерноклетов М.В., Ломоносов И.В., Сутулов Ю.Н., Фортов В.Е., Хищенко К.В. Ударная сжимаемость и уравнение состояния полиамида // Письма ЖЭТФ. 1993. Т. 58. № 8. С. 640.
  11. Милявский В.В. Эмпирическая формула для оценки параметров ударного сжатия пористого вещества // ТВТ. 2000. Т. 38. № 2. С. 232.
  12. Чарахчьян А.А., Ломоносов И.В., Милявский В.В., Фортов В.Е., Фролова А.А., Хищенко К.В., Шуршалов Л.В. О сходящихся ударных волнах в пористых средах // Письма ЖТФ. 2004. Т. 30. № 1. С. 72.
  13. Charakhch’yan A.A., Khishchenko K.V., Fortov V.E., Frolova A.A., Milyavskiy V.V., Shurshalov L.V. Shock Compression of Some Porous Media in Conical Targets: Numerical Study // Shock Waves. 2011. V. 21. № 1. P. 35.
  14. Khishchenko K.V., Charakhch’yan A.A., Fortov V.E., Frolova A.A., Milyavskiy V.V., Shurshalov L.V. Hydrodynamic Simulation of Converging Shock Waves in Porous Conical Samples Enclosed within Solid Targets // J. Appl. Phys. 2011. V. 110. № 5. P. 053501.
  15. Кинеловский С.А., Маевский К.К. Модель поведения алюминия и смесей на его основе при ударно-волновом воздействии // ТВТ. 2014. Т. 52. № 6. С. 843.
  16. Ломоносов И.В., Фортова С.В. Широкодиапазонные полуэмпирические уравнения состояния вещества для численного моделирования высокоэнергетических процессов // ТВТ. 2017. Т. 55. № 4. С. 596.
  17. Khishchenko K.V. Equation of State for Niobium at High Pressures // Mathematica Montisnigri. 2020. V. 47. P. 119.
  18. Мурзов С.А., Паршиков А.Н., Дьячков С.А., Егорова М.С., Медин С.А., Жаховский В.В. Моделирование стационарных ударных волн в пористой меди методом сглаженных частиц (SPH) // ТВТ. 2021. Т. 59. № 2. С. 221.
  19. Маевский К.К. Численное моделирование термодинамических параметров углерода // ТВТ. 2021. Т. 59. № 5. С. 701.
  20. Khishchenko K.V. Equation of State for Bismuth at High Energy Densities // Energies. 2022. V. 15. № 19. P. 7067.
  21. Бельхеева Р.К. Уравнение состояния сильнопористого вещества // ТВТ. 2015. Т. 53. № 3. С. 367.
  22. Бельхеева Р.К. Модель коэффициента Грюнайзена для широкого диапазона плотностей на примере меди // ТВТ. 2021. Т. 59. № 4. С. 514.
  23. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. М.: Наука, 1978. 336 с.
  24. Бельхеева Р.К. Построение уравнения состояния пористой смеси конденсированных компонентов // ПМТФ. 2012. Т. 53. № 4. С. 3.
  25. Валько В.В., Ломоносов И.В., Острик А.В., Фортов В.Е., Хищенко К.В. Широкодиапазонные уравнения состояния конструкционных материалов. В кн.: Физика ядерного взрыва: В 5 т. Т. 2. Действие взрыва. М.: Физматлит, 2010. С. 140.
  26. Грязнов Б.К., Жерноклетов М.В., Иосилевский И.Л. и др. Ударно-волновое сжатие сильнонеидеальной плазмы металлов и ее термодинамика // ЖЭТФ. 1998. Т. 114. Вып. 4(10). С. 1242.
  27. Трунин Р.Ф., Симаков Г.В., Сутулов Ю.Н. и др. Сжимаемость пористых металлов в ударных волнах // ЖЭТФ. 1989. Т. 95. Вып. 3. С. 1024.
  28. Levashov P.R., Khishchenko K.V., Lomonosov I.V., Fortov V.E. Database on Shock-wave Experiments and Equations of State Available via Internet // AIP Conf. Proc. 2004. V. 706. P. 87.
  29. Жерноклетов М.В., Зубарев В.Н., Сутулов Ю.Н. Адиабаты пористых образцов и изэнтропы расширения сплошной меди // ПМТФ. 1984. № 1. С. 119.
  30. Альтшулер Л.В., Бушман А.В., Жерноклетов М.В., Зубарев В.Н., Леонтьев А.А., Фортов В.Е. Изэнтропы разгрузки и уравнение состояния металлов при высоких плотностях энергии // ЖЭТФ. 1980. Т. 78. № 2. С. 741.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (71KB)
Indexing metadata
3.

Download (62KB)
Indexing metadata
4.

Download (50KB)
Indexing metadata
5.

Download (67KB)
Indexing metadata
6.

Download (99KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Р.К. Бельхеева

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».