Белов Н.Н.

УДК 539.3

БЕЛОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ, докт. физ.-мат. наук, профессор,

n.n.belov@mail.ru

ЮГОВ НИКОЛАЙ ТИХОНОВИЧ, докт. физ.-мат. наук, профессор,

n.t.yugov@mail.ru

КОПАНИЦА ДМИТРИЙ ГЕОРГИЕВИЧ, докт. техн. наук, профессор,

kopanitsa@mail.ru

ЮГОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, канд. техн. наук, доцент,

yugalex@mail.ru

ЧЕРНИКОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА, канд. физ.-мат. наук, доцент,

elena_c62@mail.ru

МАМЦЕВ РОМАН СЕРГЕЕВИЧ, аспирант,

mamtsevroman@mail.ru

УСТИНОВ АРТЕМ МИХАЙЛОВИЧ, магистрант,

artemustinov@bk.ru

Томский государственный архитектурно-строительный университет,

634003, г.Томск, пл. Соляная, 2

РАСЧЕТ  ПРОЧНОСТИ  КОНСТРУКЦИЙ  ИЗ  БЕТОННЫХ  И  ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ  ПЛИТ  НА  ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ  УДАР  МОДЕЛЬНЫМ  СНАРЯДОМ*

Предложены математические модели поведения бетона и железобетона в условиях ударно-волнового нагружения. Верификация моделей проведена путем сравнения данных математического моделирования с результатами специально поставленного эксперимента по ударному взаимодействию стальных стержней с моделями бетонных и железобетонных плит. Методом компьютерного моделирования исследованы процессы ударного взаимодействия модельных снарядов, в том числе содержащих взрывчатое вещество, при различных углах встречи с конструкциями из бетонных и железобетонных плит (разделенных песчаным грунтом, пространственно-разнесенных и т. д.), имитирующими конструкции промышленных объектов.

* Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 12-01-00227а.

Ключевые слова: бетон; железобетон; ударно-волновое нагружение; разрушение.

Библиографический список

  1. Расчёт железобетонных конструкций на взрывные и ударные нагрузки / Н.Н. Белов, Д.Г. Копаница, О.Г. Кумпяк, Н.Т. Югов. Northampton: STT; Томск : STT, 2004. – 466 c.
  2. Расчётно-экспериментальный метод анализа динамической прочности элементов железобетонных конструкций / Н.Н. Белов, О.В. Кабанцев, Д.Г. Копаница, Н.Т. Югов. – Томск : STT, 2008. – 292 с.
  3. Динамика высокоскоростного удара и сопутствующие физические явления / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, А.А. Югов. Northampton: STT; Томск : STT, 2005. – 360 c.
  4. Белов, Н.Н. Численный анализ разрушения в плитах при действии импульсных нагрузок / Н.Н. Белов, А.И. Корнеев, А.П. Николаев // ПМТФ. – 1985. – № 3. – С. 132–136.
  5. Компьютерное моделирование динамики высокоскоростного удара и сопутствующих физических явлений / Н.Н. Белов, В.Н. Демидов, Л.В. Ефремова [и др.] // Изв. вузов. Физика. – 1992. – № 8. – С. 5–48.
  6. Особенности ударно-волнового деформирования пористой керамики Al2O3 / С.А. Афанасьева, Н.Н. Белов, В.Ф. Толкачев, М.В. Хабибуллин, Н.Т. Югов // Докл. РАН. – 1999. – Т. 368. – № 4. – С. 477–479.
  7. Исследование процессов деформирования и разрушения хрупких материалов / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, С.А. Афанасьева [и др.]// Механика композиционных материалов и конструкций. – 2001. – Т. 7. – № 2. – С. 131–142.
  8. Модель динамического разрушения мелкозернистого бетона / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, А.А. Югов //Вестник ТГАСУ. – 2005. – № 1. – С. 14–22.
  9. Математическое моделирование процессов динамического разрушения бетона / Н.Н. Белов, П.В. Дзюба, О.В. Кабанцев [и др.] // Механика твердого тела. – 2008. – № 2. – С. 124–133.
  10. Расчёт прочности железобетона на ударные нагрузки / Н.Н. Белов, О.В. Кабанцев, А.А. Коняев [и др.] // ПМТФ. – 2006. – Т. 47. – № 6. – С. 165–173.
  11. Афанасьева, С.А. Проникание цилиндрических ударников в преграды из бетона и песчаного грунта / С.А. Афанасьева, Н.Н. Белов, Н.Т.Югов // ДАН. – 2002. – Т. 387. – № 5. – С. 1–4.
  12. Югов, Н.Т. Расчёт адиабатических нестационарных течений в трёхмерной постановке РАНЕТ-3 / Н.Т. Югов, Н.Н. Белов, А.А. Югов // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 201 061 104 2. Москва. 2010.
  13. Исследование прочности моделей стальных трубобетонных и железобетонных колонн на неоднократный торцевой удар падающего груза расчётно-экспериментальным методом / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница [и др.]// Механика композиционных материалов и конструкций. – 2010. – Т. 16. – № 2. – С. 181–190.
  14. Исследование процессов ударного взаимодействия снаряда с промышленным объектом из железобетона методом компьютерного моделирования / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, А.А. Югов, А.Л. Стуканов, Р.С. Мамцев, А.М. Устинов //Вестник ТГАСУ. – 2013. – № 2. – С. 167–177.
  15. Сопоставление теории с результатами опытов по переходу горения в детонацию / Д. Пилчер, М. Бекстед, Л. Кристенсен, А. Кинг //Детонация и взрывчатые вещества. Сборник статей. – М. : Мир,1981.

______________________________ 

NIKOLAI N. BELOV, DSc, Professor,

n.n.belov@mail.ru

NIKOLAI T. YUGOV, DSc, Professor,

n.t.yugov@mail.ru

DMITRII G. KOPANITSA, DSc, Professor,

kopanitsa@mail.ru

ALEKSEI A. YUGOV, PhD, A/Professor,

yugalex@mail.ru

ELENA V. CHERNIKOVA, PhD, A/Professor,

elena_c62@mail.ru

ROMAN S. MAMTSEV, Research Assistant,

mamtsevroman@mail.ru

ARTEM M.USTINOV, Undergraduate Student,

artemustinov@bk.ru

Tomsk State University of Architecture and Building,

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

MODELLING  AND  DESIGN  OF  CONCRETE  AND  FERROCONCRETE  STRUCTURES  TO  RESIST  HIGH-SPEED  PROJECTILE  IMPACTS

The paper suggests mathematical models of concrete and ferroconcrete behavior exposed to a shockwave. Model verification was provided by a comparison between mathematical modeling and experimental results on projectile force generated by steel bars and concrete and ferroconcrete plates. Computer simulation used to study the projectile impacts including those contained an explosive material has allowed to animate impacts at different angles crushing concrete and ferroconcrete plates (with spatial separation, sand-filled spacing, and others) which represented industrial constructions.

Keywords: concrete; ferroconcrete; shock-wave exposure; disintegration.

References

  1.  Belov, N.N., Kopanitsa, D.G., Kumpyak, O.G., Yugov, N.T. Raschet zhelezobetonnykh konstruktsii na vzryvnye i udarnye nagruzki [Ferroconcrete structural analysis to resist explosion shock waves]. Northampton : STT, Tomsk : STT, 2004. 466 p. (rus)
  2. Belov, N.N., Kabantsev, O.V., Kopanitsa, D.G., Yugov, N.T. Raschetno-eksperimental'nyi metod analiza dinamicheskoi prochnosti elementov zhelezobetonnykh konstruktsii [Theoretical and experimental structural analysis of dynamic strength of ferroconcrete members]. Tomsk : STT, 2008. 292 p. (rus)
  3. Belov, N.N., Kopanitsa, D.G., Yugov, N.T. Dinamika vysokoskorostnogo udara i soputstvuyushchie fizicheskie yavleniya [Dynamics of high-speed impact and related physical phenomena]. Northampton : STT; Tomsk : STT, 2005. 360 p. (rus)
  4. Belov, N.N., Korneev, A.I., Nikolaev, A.P. Chislennyi analiz razrusheniya v plitakh pri deistvii impul'snykh nagruzok [Numerical analysis of plate failure under switching loads]. PMTF. 1985. No. 3 Pp. 132–136. (rus)
  5. Belov, N.N., Demidov, V.N., Efremova, L.V. Komp'yuternoe modelirovanie dinamiki vysokoskorostnogo udara i soputstvuyushchikh fizicheskikh yavlenii [Computer simulation of high-speed impact dynamics and related physical phenomena]. News of Higher Educational Institutions. Physics. 1992. No. 8. Pp. 5–48. (rus)
  6. Afanas’eva, S.A., Belov, N.N., Tolkachev, V.F., Habibulin, M.V., Yugov, N.T. Osobennosti udarno-volnovogo deformirovaniya poristoy keramiki Al2O3 [Shockwave deformation of porous ceramics Al2O3]. Proceedings of the Russian Academy of Sciences. 1999. V. 368. No. 4. Pp. 477–479. (rus)
  7. Belov, N.N., Yugov, N.T., Afanas’eva, S.A. Issledovanie protsessov deformirovaniya i razrusheniya khrupkikh materialov [A study of deformation and fracture of brittle materials]. Mehanika kompozitsionnih materialov i konstruktsiy. 2001. V.7. No.2. Pp. 131–142. (rus)
  8. Belov, N.N., Yugov, N.T., Kopanitsa, D.G. Model’ dinamicheskogo razrusheniya melkozernistogo betona [A model of dynamic disintegration of sand concrete]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2005. No. 1. Pp. 14–22. (rus)
  9. Belov, N.N., Dzyubo, P.V., Kabantsev, O.V., et al. Matematicheskoe modelirovanie protsessov dinamicheskogo razrusheniya betona [Mathematical modeling of dynamic disintegration of concrete]. Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Mechanics of Solids. 2008. No. 2. Pp. 124–133. (rus)
  10. Belov, N.N., Kabantsev, O.V., Konyaev, A.A. Raschet prochnosti zhelezobetona na udarnye nagruzki [Ferroconcrete structural shockwave design ]. PMTF. 2006. V. 47. No. 6. Pp. 165–173. (rus)
  11. Afanas’eva, S.A. Belov, N.N., Yugov, N.T. Pronikanie tsilindricheskih udarnikov v pregradi iz betona i peschannogo grunta [The penetration of the cylindrical shock in barriers of concrete and sandy soil]. DAN RF. 2002. V. 387. No. 5. Pp. 1–4. (rus)
  12. Yugov, N.T., Belov, N.N., Yugov, A.A. Raschet adiabaticheskikh nestatsionarnykh techenii v trekhmernoi postanovke RANET-3 [Adiabatic nonstationary flow design using 3D equipment RANET-3]. Federal'naya sluzhba po intellektual'noi sobstvennosti, patentam i tovarnym znakam. Svidetel'stvo o gosudarstvennoi registratsii programm dlya EVM N 201 061 104 2. Moscow. 2010. (rus)
  13. Belov, N.N., Yugov, N.T., Kopanitsa, D.G. Issledovanie prochnosti modelei stal'nykh trubobetonnykh i zhelezobetonnykh kolonn na neodnokratnyi tortsevoi udar padayushchego gruza raschetno-eksperimental'nym metodom [Strength of steel tube and ferroconcrete columns tested at a multiple frontal drop impact weight]. Mehanika kompozitsionnih materialov i konstruktsiy. 2010. V.16. No. 2 Pp. 181–190. (rus)
  14. Belov, N.N., Yugov, N.T., Kopanitsa, D.G., Yugov, A.A., Stukanov, A.L., Mamtsev R.S., Ustinov, A.M. Issledovaniye protsessov udarnogo vzaimodeystviya snar’ada s promishlennim ob’ektom iz jelezobetona metodom komp’uternogo modelirovaniya [Computer simulation of industrial constructions exposed toprojectile impacts]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2013. No. 2. Pp. 167–190. (rus)
  15. Pilcher, D.T., Beckstead, M.W., Christensen, L.W., King, A.J.Sopostavlenie teorii s rezul’tatami opitov po perehodu goreniya v detonatsiyu [A Comparison of Model Predictions and Experimental Results of DDT Tests]. Ditonatsiya i vzrivchatie veschestva. Collection of scientific articles. Moscow : Mir, 1981. 

Статья | (928 Кб)