Wpływ uproszczeń w badaniach symulacyjnych zderzeń pocisków z tarczą na dokładność wyników

Artykuł omawia zagadnienie możliwości stosowania określonych uproszczeń w symulacji komputerowej. Stanowi on niezbędny warsztat dla każdego badacza stosującego opisane sposoby modelowania. Weryfikacja uproszczeń numerycznych polegała na przeprowadzeniu trzech testów zderzeniowych dla rdzenia pocisku 7,62 × 51 WC oraz czwartej symulacji polegającej na porównaniu efektów uderzenia pełnego modelu pocisku oraz jedynie jego rdzenia. Opracowane modele tarczy symulowały materiał stalowy z wprowadzonymi typowymi parametrami, natomiast pocisk był opisany modelem Johnsona-Cooka. Prędkość początkowa pocisku wynosiła 854 m/s, zaś tarcza pozostawała nieruchoma i zamocowana w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku lotu. Opisane badania potwierdzają możliwość stosowania modelu materiału nieodkształcalnego oraz sprężystego do uproszczonego opisu ciał materialnych. Pozwala to na uproszczenie i przyspieszenie obliczeń numerycznych w sytuacjach, gdzie materiały zderzających się ciał mają znacznie różne właściwości mechaniczne. Z dużą ostrożnością powinno się odnosić do odczytywania sił rejestrowanych na ściance nieodkształcalnej. Analiza sił oraz energii pokazuje natomiast, że sabot i płaszcz pocisku nie odgrywają zasadniczej roli przy uderzeniu w nieruchomą tarczę. Doznaje ona większego popędu, jednak nie jest to różnica zasadnicza.

---

The paper presents the possibility of applying certain simplifications for computer simulations. It is the essential knowledge for each scientist employing the described methods of modelling. Verification of numerical simplifications consisted in conducting three impact tests for a 7.62 × 51 WC projectile core and a forth one which referred to a comparison of a full model of the penetrator with its core only. The target was described with a simple steel material while the projectile with an advanced Johnson-Cook model. Projectile initial speed was 854 m/s while a target remained motionless and fixed in a plane perpendicular to the motion direction. The performed tests confirm the possibility of using rigid and elastic materials for a simplified material body description. It allows simplification and shortening of computational time when materials are characterized by very different strength. However, a user should be very careful when analyzing the forces recorded on a rigid wall. Furthermore, analysis of the forces and energies shows that both a sabot and a jacket do not play a significant role during the impact into a motionless target. It register a bigger force impulse but it is not a substantial difference.