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

СТУКАНОВ АНАТОЛИЙ ЛЕОНИДОВИЧ, канд. техн. наук, доцент,

ingrafika@mail.ru

УСЕИНОВ ЭМИЛЬ СЕЙРАНОВИЧ, ст. преподаватель,

useinov_em@mail.ru

РЫШКОВ АРТЕМ ВИКТОРОВИЧ, ст. преподаватель,

rav.tomsk@mail.ru

Томский государственный архитектурно-строительный университет,

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

МОДЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ОБЫКНОВЕННОГО ГЛИНЯНОГО КИРПИЧА

Предложена математическая модель, описывающая в рамках механики сплошной среды процессы деформирования и разрушения материала обыкновенного глиняного кирпича в условиях ударно-волнового нагружения. Модель реализована в пакете вычислительных комплексов «РАНЕТ-3», позволяющем проводить решение задач удара и взрыва в полной трехмерной постановке модифицированным на решении динамических задач методом конечных элементов. Проведен расчет на прочность кирпича марки М100 при ударе падающей с высоты 1 м стальной пластины массой 197 кг.

Ключевые слова: ударно-волновое нагружение; кирпич; 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; 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. ] // Доклады Академии наук. – 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. 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; Томск : STT, 2005. – 360 с.
  15. Расчет прочности сталефибробетонных плит на высокоскоростной удар модельным снарядом / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, А.А. Югов, Е.В. Черникова, А.М. Устинов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2014. – № 2. – С. 60–71.
  16. Модель динамического разрушения фибробетона / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, В.С. Плевков, А.А. Югов, В.В. Шашков, К.Л. Кудяков, А.М. Устинов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2014. – № 5. – С. 63–76.
  17. Копаница, Д.Г. Экспериментальные исследования фрагментов кирпичной кладки на действие статической и динамической нагрузки / Д.Г. Копаница, О.В. Кабанцев, Э.С. Усейнов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2012. – № 4. – С. 157–178.
  18. Экспериментальные исследования облегченной кирпичной кладки на центральное и внецентренное нагружение / Ж.С. Нугужинов, Д.Г. Копаница, Ю.Е. Кошарнова, А.М. Устинов, Э.С. Усеинов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2016. – № 2 (55). – С. 107–116.
  19. Баженов, Ю.М. Бетон при динамическом нагружении / Ю.М. Баженов. – М. : Изд-во литературы по строительству, 1970. – 272 с.
  20. Югов, Н.Т. Расчет адиабатических нестационарных течений в трехмерной 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 № 201061 1042. – М., 2010.
  21. Сжимаемость горных пород в ударных волнах. / Р.Ф. Трунин, Г.В. Симаков, И.П. Дудоладов, Г.С. Телегин, И.П. Трусов // Свойства конденсированных веществ при высоких давлениях и температурах. – Арзамас-16 : ВНИИЭФ, 1992. – С. 249–256.
  22. Трунин, Р.Ф. Исследования экстремальных состояний конденсированных веществ методом ударных волн. Уравнения Гюгонио / Р.Ф. Трунин. – Саров : РФЯУ-ВНИИЭФ, 2006. – 286 с.

 ______________________________

NIKOLAI N. BELOV, DSc, Professor,

n.n.belov@mail.ru

NIKOLAI T. YUGOV, DSc, Professor,

n.t.yugov@mail.ru

DMITRIY G. KOPANITSA, DSc, Professor,

kopanitsa@mail.ru

ALEKSEI A. YUGOV, PhD, A/Professor,

yugalex@mail.ru

ANATOLIY L. STUKANOV, PhD, A/Professor,

ingrafika@mail.ru

EMIL S. USEINOV, Senior Lecturer,

useinov_em@mail.ru

ARTEM V. RYSHKOV, Senior Lecturer,

rav.tomsk@mail.ru

Tomsk State University of Architecture and Building,

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

MODEL OF DYNAMIC FRACTURE OF ORDINARY LOAM BRICK

The paper presents the mathematical model of the dynamic fracture of an ordinary loam brick under shock-wave loading. This mathematical model is implemented using the RANET-3 software package allowing 3D simulation of impact and explosion problems using the finite element analysis oriented towards the solution of dynamical problems. The impact strength analysis is given for the type М100 loam brick using a steel plate 197 kg weight dropped from 1 m height.

Keywords: shock-wave loading; brick; dynamic fracture; mathematical modeling.

References

  1. Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Yugov A.A. Model' dinamicheskogo razrushenija melkozernistogo betona [Model of dynamic fracture of fine concrete]. Vestnik TSUAB. 2005. No. 1. Pp. 14–21. (rus)
  2. Belov N.N., Kabantsev O.V., Kopanitsa D.G., Yugov N.T. Raschetno-eksperimental'nyj metod analiza dinamicheskoj prochnosti jelementov zhelezobetonnyh konstrukcii [Design and experiment analysis of dynamic strength of reinforced concrete structures]. Tomsk: STT Publ., 2004. 466 p. (rus)
  3. Belov N.N., Kopanitsa D.G., Kumpyak, O.G., Yugov, N.T. Raschet zhelezobetonnyh konstrukcij na vzryvnye i udarnye nagruzki [Explosive and impact strength analysis of reinforced concrete structures]. Northampton; Tomsk : STT Publ., 2008. 292 p. (rus)
  4. Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Yugov A.A. Raschet prochnosti konstrukcij iz betonnyh i zhelezobetonnyh plit pri vysokoskorostnom udare [Strength analysis of concrete and reinforced concrete slabs at high velocity impact]. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 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 [Fracture of concrete and reinforced concrete slabs at high velocity impact]. Reports of Russian Higher Education Academy of Sciences. 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 slab under high-speed impact]. Vestnik TSUAB. 2004. No. 1. Pp. 71–80. (rus)
  7. Belov N.N., Dzyuba P.V., Kabantsev O.V., Kopanitsa D.G., Yugov A.A., Yugov N.T. Matematicheskoe modelirovanie processov dinamicheskogo razrushenija betona [Mathematical modeling of dynamic fracture 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., Birjukov Yu.A., Yugov A.A., Ovechkina A.N. Razrushenie khrupkikh materialov v usloviyakh neodnokratnogo udarnogo nagruzheniya [Fracture of brittle materials under repeated impact loading]. Journal on Composite Mechanics and Design. 2007. V.13. No. 1. Pp. 57–70. (rus)
  9. Horoshilova A.N. Issledovanie prochnosti zhelezobetonnyh kolonn na povtornyj poperechnyj udar [Transverse strength analysis of reinforced concrete columns]. Vestnik TSUAB. 2008. No. 1. Pp. 97–109.(rus)
  10. Belov N.N., Kopanitsa D.G., Yugov N.T. Matematicheskoe modelirovanie dinamicheskoj prochnosti konstrukcionnyh 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 modelej stal'nyh trubobetonnyh i zhelezobetonnyh kolonn na neodnokratnyj torcevoj udar padajushhego gruza raschetno-jeksperimental'nym metodom [End impact analysis of steel pipe-concrete models and concrete columns]. Journal on Composite Mechanics and Design. 2010. V. 16. No. 2. Pp. 181–190. (rus)
  12. Belov N.N., Kabantsev O.V., Konjaev A.A., Kopanitsa D.G., Tolkachev V.F., Yugov A.A., Yugov N.T. Raschet prochnosti zhelezobetona na udarnye nagruzki [Impact load analysis of reinforced concrete]. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2006. V. 47. No. 6. Pp. 165–173. (rus)
  13. Belov N.N., Demidov V.N., Efremova L.V., Zhukov A.V., Nikolaev A.P., Simonenko V.G., Trushkov V.G., Habibullin M.V., Shipovskij I.E., Shutalev V.B. Komp'juternoe modelirovanie dinamiki vysokoskorostnogo udara i soputstvujushhih fizicheskih javlenij [Computer simulation of dynamics of high-speed impact and related physical phenomena]. Russian Physics Journal. 1992. No. 8. Pp. 5–48. (rus)
  14. Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Yugov A.A. Dinamika vysokoskorostnogo udara i soputstvujushhie fizicheskie javlenija [Dynamics of high-speed impact and related physical phenomena]. Northampton, Tomsk: STT Publ., 2005. 360 p. (rus)
  15. Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Yugov A.A., CHernikova E.V., Ustinov A.M. Raschet prochnosti stalefibrobetonnyh plit na vysokoskorostnoj udar model'nym snaryadom [Strength analysis for steel fiber-concrete slabs under shock-wave exposure]. Vestnik TSUAB. 2014. No. 2. Pp. 60–71. (rus)
  16. Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Plevkov V.S., Yugov A.A., Shashkov V.V., Kudyakov K.L., Ustinov A.M. Model' dinamicheskogo razrusheniya fibrobetona [Dynamic fracture model of fiber reinforced concrete]. Vestnik TSUAB. 2014. No. 5. Pp. 63–76. (rus)
  17. Kopanitsa D.G. Kabantsev O.V., Useinov E.S. Ehksperimental'nye issledovaniya fragmentov kirpichnoj kladki na dejstvie staticheskoj i dinamicheskoj nagruzki [Experimental studies of masonry fragments under static and dynamic loads]. Vestnik TSUAB. 2012. No. 4.Pp. 157–178. (rus)
  18. Nuguzhinov Zh.S., Kopanitsa D.G., Kosharnova Ju.E., Ustinov A. M., Useinov E.S. Eksperimental'nye issledovaniya oblegchennoi kirpichnoi kladki na tsentral'noe i vnetsentrennoe nagruzhenie [Experimental research of hollow masonry under centric and eccentric loads]. Vestnik TSUAB. 2016. No. 2. Pp. 107–116. (rus)
  19. Bazhenov Yu.M. Beton pri dinamicheskom nagruzhenii [Concrete under dynamic loading]. Moscow : Stroyizdat Publ., 1970. 272 p. (rus)
  20. Yugov N.T., Belov N.N., Yugov A.A. Raschet adiabaticheskih nestacionarnyh techenij v trehmernoj postanovke RANET-3 [3D model of adiabatic nonstationary flow using RANET-3]. Federal'naja sluzhba po intellektual'noj sobstvennosti, patentam i tovarnym znakam. Svidetel'stvo o gosudarstvennoj registracii programm dlja EVM N 201061 1042, Moscow, 2010 (rus)
  21. Trunin R.F., Simakov G.V., Dudoladov I.P., Telegin G.S., Trusov I.P. Szhimaemost' gornyh porod v udarnyh volnah [Compressibility of rocks in shock waves]. Svojstva kondensirovannyh veshchestv pri vysokih davleniyah i temperaturah [The properties of condensed matter at high pressures and temperatures]. Arzamas-16 : VNIIEHF, 1992. Pp. 249–256. (rus)
  22. Trunin R.F. Issledovaniya ehkstremal'nyh sostoyanij kondensirovannyh veshchestv metodom udarnyh voln. Uravneniya Gyugonio [Studies of extreme states of condensed matter by shock waves. Hugoniot equation]. Sаrov: RFYAU-VNIIEHF Publ., 2006.286 p. (rus)

Статья | (662 Кб)