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

ПЛЕВКОВ ВАСИЛИЙ СЕРГЕЕВИЧ, докт.техн.наук, профессор,

pvs@tomsksep.ru

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

yugalex@mail.ru

ШАШКОВ ВАСИЛИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ, аспирант,

vasya_shashkov@mail.ru

КУДЯКОВ КОНСТАНТИН ЛЬВОВИЧ, магистрант,

konstant.yakov@gmail.ru

УСТИНОВ АРТЕМ МИХАЙЛОВИЧ, магистрант,

artemustinov@bk.ru

Томский государственный архитектурно-строительный университет,

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

МОДЕЛЬ  ДИНАМИЧЕСКОГО  РАЗРУШЕНИЯ  ФИБРОБЕТОНА*

Предложена математическая модель, описывающая процессы деформирования и разрушения фибробетона в условиях ударно-волнового нагружения. Проведен расчет на прочность фибробетонных плит из базальтовой, углеродной и стальной фибры на удар стальным цилиндрическим ударником. Скорость ударного взаимодействия 54,8 м/с. Рассмотрены защитные свойства слоистых преград из фибробетона, железобетона и бетона на удар стальным цилиндрическим ударником со скоростью 300 м/с.

* Исследование выполнено при финансовой поддержке работ по проекту Министерства образования и науки Российской Федерации.

Ключевые слова: ударно-волновое нагружение; бетон; фибробетон, углеродная, базальтовая, стальная фибра; динамическое разрушение; математическое моделирование.

Библиографический список

  1. Модель динамического разрушения мелкозернистого бетона / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, А.А. Югов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2005. – № 1. – С. 14–21.
  2. Расчетно-экспериментальный метод анализа динамической прочности элементов железобетонных конструкций / Н.Н. Белов, О.В. Кабанцев, Д.Г. Копаница, Н.Т. Югов. – Томск : STT, 2004. – 466 с.
  3. Расчет железобетонных конструкций на взрывные и ударные нагрузки / Н.Н. Белов, Д.Г. Копаница, О.Г. Кумпяк, Н.Т. Югов. – Northampton: STT; Томск : STT, 2008. – 292 с.
  4. Расчет прочности конструкций из бетонных и железобетонных плит при высокоскоростном ударе / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, А.А. Югов // ПМТФ, 2005. – Т. 46. – № 3. – С. 165–173.
  5. Разрушение бетонных и железобетонных плит при высокоскоростном ударе / С.А. Афанасьева, Н.Н. Белов, Д.Г. Копаница [и др.] // Докл. АН., 2005. – Т. 401. – № 2. – С. 185–188.
  6. Расчет прочности железобетонных плит при высокоскоростном ударе / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, С.А. Афанасьева, А.А. Югов, П.В. Дзюба // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2004. – № 1. – С. 71–80.
  7. Математическое моделирование процессов динамического разрушения бетона / Н.Н. Белов, П.В. Дзюба, О.В. Кабанцев, Д.Г. Копаница, А.А. Югов, Н.Т. Югов // Механика твердого тела. – 2008. – № 2. – С. 124–133.
  8. Разрушение хрупких материалов в условиях неоднократного ударного нагружения / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, О.В. Кабанцев, Ю.А. Бирюков, А.А. Югов, А.Н. Овечкина // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2007. – Т. 13. – № 1. – С. 57–70.
  9. Хорошилова, А.Н. Исследование прочности железобетонных колонн на повторный поперечный удар / А.Н. Хорошилова // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2008. – № 1. – С. 97–109.
  10. Белов, Н.Н. Математическое моделирование динамической прочности конструкционных материалов / Н.Н. Белов, Д.Г. Копаница, Н.Т. Югов. – М. : Изд-во АСВ, 2013. – 562 с.
  11. Исследование прочности моделей стальных трубобетонных и железобетонных колонн на неоднократный торцевой удар падающего груза расчетно-экспериментальным методом / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, С.Л. Капарулин, А.А. Югов, Р.С. Мамцев // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2010. – Т. 16. – № 2. – С. 181–190.
  12. Расчет прочности железобетона на ударные нагрузки / Н.Н. Белов, О.В. Кабанцев, А.А. Коняев, Д.Г. Копаница, В.Ф. Толкачев, А.А. Югов, Н.Т. Югов // ПМТФ. – 2006. – Т. 47. – № 6. – С. 165–173.
  13. Компьютерное моделирование динамики высокоскоростного удара и сопутствующих физических явлений / Н.Н. Белов, В.Н. Демидов, Л.В. Ефремова, А.В. Жуков, А.П. Николаев, В.Г. Симоненко, В.Г. Трушков, М.В. Хабибуллин, И.Е. Шиповский, В.Б. Шуталев // Изв. вузов. Физика. – 1992. – № 8. – С. 5–48.
  14. 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 с.
  15. Баженов, Ю.М. Бетон при динамическом нагружении / Ю.М. Баженов. – М. : Изд-во литературы по строительству, 1970. – 272 с.
  16. Югов, Н.Т. Расчет адиабатических нестационарных течений в трехмерной постановке РАНЕТ-3 / Н.Т. Югов, Н.Н. Белов, А.А. Югов // Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 201061 1042, Москва, 2010.
  17. Саргасян, А.Е. Динамика и сейсмостойкость сооружений атомных станций / А.Е. Саргасян. – Саров : ФГПУ. «РФЯЦ-ВНННЭФ», 2013. – 550 с.

______________________________

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

VASILII S. PLEVKOV, DSc, Professor,

pvs@tomsksep.ru

ALEKSEI A. YUGOV, PhD, A/Professor,

yugalex@mail.ru

VASILII V. SHASHKOV, Research Assistant,

vasya_shashkov@mail.ru

KONSTANTIN L. KUDYAKOV, Undergraduate Student,

konstant.yakov@gmail.ru

ARTEM M. USTINOV, Undergraduate Student,

artemustinov@bk.ru

Tomsk State University of Architecture and Building,

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

DYNAMIC  FRACTURE  MODEL  OF  FIBER  REINFORCED  CONCRETE

The paper presents the mathematicalmodel ofdeformation and fracture offiber reinforced concreteunder ashock-wave loading. The strength analysis of concrete slabs is described for basalt, carbon, and steel fibers under the impact of a steel cylinder with the velocity of 54,8 m/s. Protective properties of laminated barriers made of fiber reinforced, reinforced, and plain concretes are considered herein under impact produced by a steel cylindrical hammer with the velocity of 300 m/s.

Keywords: shock-wave loading; concrete;fiber reinforced concrete; carbon, basalt, steel fiber; dynamic fracture;mathematic simulation.

References

  1. Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Yugov A.A. Model' dinamicheskogo razrusheniya melkozernistogo betona [Dynamic fracture model for fine-grain concrete]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2005. No. 1. Pp. 14–22. (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 : STTPubl., 2004. 466 p. (rus)
  3. 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]. Tomsk : STT Publ., 2008. 292 p. (rus)
  4. Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G.,Yugov A.A. Raschet prochnosti konstruktsii iz betonnykh i zhelezobetonnykh plit pri vysokoskorostnom udare [Ferroconcrete structural shockwave design]. PMTF Publ., 2005. V.46. No.3. Pp. 165–173. (rus)
  5. Afanas'eva S.A., Belov N.N., Kopanitsa D.G., et al. Razrushenie betonnyh i zhelezobetonnyh plit pri vysokoskorostnom udare [Concrete and reinforced concrete slab fracture at high-speed impact]. Proc. RAS, 2005. V. 401. No.2. Pp. 185–188. (rus)
  6. Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Afanas'eva S.A., Yugov A.A., Dzyuba P.V. Raschet prochnosti zhelezobetonnyh plit pri vysokoskorostnom udare [Strength analysis of concrete slabs at high-speed impact]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building, 2004. No.1. Pp. 71–80. (rus)
  7. Belov N.N., Dzyuba P.V., Kabantsev O.V., et al. Matematicheskoe modelirovanie protsessov dinamicheskogo razrusheniya betona [Mathematical modeling of dynamic disintegration of concrete]. Rigid Body Mechanics, 2008. No.2. Pp. 124–133. (rus)
  8. Belov N.N.,Yugov N.T., Kopanitsa D.G.,Kabantsev O.V., Biryukov Yu.A., Yugov A.A., Ovechkina A.N. Razrushenie hrupkih materialov v uslovijah neodnokratnogo udarnogo nagruzhenija [Fracture of brittle materials under repeated impact load]. Journal on Composite Mechanics and Design, 2007. V. 13. No. 1. Pp. 57–70. (rus)
  9. Horoshilova A.N. Issledovanie prochnosti zhelezobetonnykh kolonn na povtornyi poperechnyi udar [Strength analysis of reinforced concrete columns under lateral impact]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building, 2008. No. 1. Pp. 97–109.(rus)
  10. Belov N.N., Kopanitsa D.G.,Yugov N.T. Matematicheskoe modelirovanie dinamicheskoi prochnosti konstruktsionnykh materialov [Mathematical modeling of dynamic strength of structural materials]. Moscow : ASV Publ., 2013. 562 p. (rus)
  11. Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Kaparulin S.L., Yugov A.A., Mamtsev R.S. Issledovanie prochnosti modelei stal'nykh trubobetonnykh i zhelezobetonnykh kolonn na neodnokratnyi tortsevoi udar padayushchego gruza raschetno-eksperimental'nym metodom [Strength analysis of steel shotcrete and concrete columns under repeated end load]. Journal on Composite Mechanics and Design, 2010. V.16. No. 2. Pp. 181–190. (rus)
  12. Belov N.N., Kabantsev O.V., Konyaev A.A., Kopanitsa D.G., Tolkachev V.F., Yugov A.A., Yugov N.T. Raschet prochnosti zhelezobetona na udarnye nagruzki [Ferroconcrete structural shockwave design]. PMTF Publ., 2006. V. 47. No. 6. Pp. 165–173. (rus)
  13. 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)
  14. 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 Publ., 2005. 360 p. (rus)
  15. Bazhenov Yu.M. Beton pri dinamicheskom nagruzhenii [Concrete under dynamic loading]. Moscow : Stroyizdat Publishers the State Publishing House of Books on Construction and Architecture, 1970. 272 p. (rus)
  16. 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)
  17. Sargasyan A.E. Dinamika i seismostoikost' sooruzhenii atomnykh stantsii [Dynamics and seismic stability of nuclear power plants]. Sarov : FGPU. ‘RFYaTs-VNNNEF’, 2013. 550 p. (rus)

Статья | (764 Кб)