Collapse of a circular cavity in a solid layer under mechanical action

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The numerical and analytical solution of the hydrodynamic problem of collapse of a cylindrical cavity in a freely spreading layer of viscoplastic substance under impact is presented. The assumption on the thinness of the layer (the thickness of the layer is much smaller than the size of the striker) allows one to reduce the solution of the two-dimensional boundary value problem to the integration of a system of two ordinary differential equations of the 1st order which is performed numerically. The calculation results obtained under the assumption of the constancy of the compression rate of the layer indicate high parameters of converging flows and the absence of their focusing during the collapse of the cavity, which is facilitated by the backpressure of gas in the cavity, the inhibitory effect of the contact friction of the layer on the surface of the impactor as well as the outflow of matter from the outer boundary of the impactor.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Alexander V. Dubovik

N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: a-dubovik@mail.ru

Doctor of Sciences in Physics and Mathematics, Professor, Leading Researcher

Russian Federation, Moscow

References

  1. Knapp, R. T., D. W. Daily, and F. G. Hammit. 1970. Cavitation. New York, NY: McGraw Hill. 578 p.
  2. Zababakhin, E. I., and I. E. Zababakhin. 1988. Yavleniya neogranichennoy kumulyatsii [Phenomena of unlimited cumulation]. Moscow: Nauka. 174 p.
  3. Bowden, F. P., and A. D. Ioffe. 1952. Initiation and growth of explosion in solids and liquids. — Cambridge University Press. 120 p.
  4. Bowden, F. P., and A. D. Yoffe. 1958. Fast reactions in solids. London: Butterworths Scientific Publs. 244 p.
  5. Grigor’ev, V. G., S. Z. Dunin, and V. V. Surkov. 1981. Collapse of spherical pore in viscoplastic material. Mech. Sol. 16(1):199–201.
  6. Khasainov, B. A., A. A. Borisov, and A. V. Attetkov. 1996. Shock-wave initiation of porous energetic materials and visco-plastic model of hot spots. Chem. Phys. Rep. 15(7):987–1062. EDN: LDMTVD.
  7. Dubovik, A. V. 2011. Skhlopyvanie sphericheskoy polosti v vyazkoplastichnom vzryvchatom veshchestve [Collapse of spherical cavity in viscoplastic explosive]. Goren. Vzryv (Mosk.) — Combustion and Explosion 4:313–318.
  8. Afanasyev, G. T., and V. K. Bobolev. 1968. Initsiirovanie tverdykh vzryvchatykh veshchestv udarom [Initiation of solid explosives by impact]. Moscow: Nauka. 178 p.
  9. Andriankin, E. I., V. K. Bobolev, and A. V. Dubovik. 1970. Collapse of a cylindrical cavity in a fluid layer under impact. J. Appl. Mech. Tech. Phy. 11:975–982. doi: 10.1007/BF00851449.
  10. Ilyushin, A. A. 1948. Plastichnost’ [Plasticity]. Moscow: OGIZ Publs. 248 p.
  11. Vargaftik, N. B. 1972. Spravochnik po teplofizicheskim svoystvam gasov i zhidkostey [Handbook of thermophysical properties of gases and liquids]. Moscow: Nauka. 720 p.
  12. Kachanov, L. M. 1969. Osnovy teorii plastichnosti [Fundamentals of the theory of plasticity]. Moscow: Nauka. 420 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The layout of the gas cavity (1) in the solid layer (4) between the striker (2) and the anvil (3) in the device with a free flow of matter

Download (42KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Stress profiles in the solid layer: 1 — σz; 2 — σr; 3 — σφ; and 4 — pressure p

Download (57KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Axial stress profiles for a layer with a cavity diameter 2 (1), 1 (2), 0.1 (3), 0.01 (4), and 0.001 mm (5)

Download (53KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of the limiting compression pressure of the layer on the thickness of the layer (a) and the radius of the cavity (b)

Download (48KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dynamics of the parameters of the collapsing cavity with a0 = 0,5 and h0 = 1 mm: 1 — radius α; 2 — neutral line q; 3 — layer thickness h; 4 — plastic heating of the walls Tp; 5 — the same taking into account heating from gas; 6 — gas pressure; and 7 — wall velocity V

Download (82KB)
Indexing metadata

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».