Критерии прочности и разрушения природных и искусственно созданных разносопротивляющихся материалов

• Автор: Шафиева, Светлана Владимировна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Альметьевск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОБЗОР РАБОТ, ПОСВЯЩЕННЫХ ПРЕДЕЛЬНЫМ НАПРЯЖЕННЫМ СОСТОЯНИЯМ РАЗНОСОПРОТИВЛЯЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ
1.1. Прочность разносопротивляющихся материалов
1.2. Прочность и разрушение разносопротивляющихся материалов
при высоких гидростатических давлениях
1.3. Задачи предельных напряжений для разносопротивляющихся материалов в геомеханике
1.4. Выводы и постановка задач для исследования
ГЛАВА II. КРИТЕРИЙ ПРОЧНОСТИ И РАЗРУШЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТИ
2.1. Новый критерий прочности в экспоненциальной форме
2.2. Сравнение нового критерия прочности с известными критериями и экспериментальными данными
2.3. Приведение экспоненциального критерия X. Альтенбаха - К. Туштева
к полиномиальному виду
2.4. Критерий разрушения для искусственного сапфира и кварца, работающих в условиях высокого всестороннего давления
2.5. Основные выводы по второй главе
ГЛАВА III. ПРОЧНОСТЬ И РАЗРУШЕНИЕ РАЗНОСОПРОТИВЛЯЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ С ПЕРЕМЕННОЙ ПОРИСТОСТЬЮ
3.1. Критерии прочности для разносопротивляющихся материалов с учетом вида напряженного состояния
3.2. Сравнение нового критерия разрушения с критерием МБОРц
3.3. Критерий прочности для сильнопористых материалов в виде «кепки»
3.4. Основные выводы по третьей главе
ГЛАВА IV. УСТОЙЧИВОСТЬ ВЕРТИКАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ СКВАЖИН, ПРОБУРЕННЫХ В ИЗОТРОПНЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ
4.1. Напряженное состояние на стенке вертикальной скважины
4.2. Напряженное состояние на стенке наклонной скважины
4.3. Обобщение графоаналитического метода А. Гено для расчета на устойчивость стенок скважин, исходя из решения И.Р. Рабиновича.
4.4. Оперативный метод определения плотности жидкости, удерживающей стенки скважины в устойчивом состоянии
4.5. Основные выводы по четвертой главе
ГЛАВА V. ЗАДАЧИ ТЕОРИИ ПРЕДЕЛЬНОГО РАВНОВЕСИЯ
5.1. Плоская деформация изотропной среды
5.2. Численное решение основных разрешающих уравнений
5.3. Основные выводы по пятой главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность.
В последние годы в отечественной и зарубежной литературе появились различные критерии прочности для материалов неодинаково сопротивляющихся растяжению и сжатию, таких как изотропные полимеры, а также горные породы. Эти критерии разрабатывались применительно к силовым деталям машин и породам, встречающимся при разработке угольных, нефтяных и газовых месторождений. Причиной стремления исследователей разрабатывать новые критерии применительно к указанным материалам состоит в том, что существующие критерии прочности не удовлетворительно согласуются с результатами экспериментов.
Кроме того, разработка месторождений ставит перед исследователями все более сложные задачи геомеханики, которые возникают при проектировании процесса гидроразрыва, при обеспечении условия георыхления, при бурении в депрессии, проектировании подземных хранилищ для хранения нефти, нефтепродуктов, сжиженного газа и т.д.
Новые критерии прочности, появившиеся в последние годы, не обладают универсальностью для всего спектра указанных задач по причине их применимости для узкого класса материалов. Кроме того, характеристики прочности, входящие в эти критерии, требуют для их определения новых методик, а их количество часто не соответствует тому минимуму, который согласуется с требованиями, предъявляемыми к критериям прочности.
Актуальна проблема создания такой обобщенной теории прочности, которая была бы пригодна для достоверного описания предельных состояний всего многообразия материалов.
Исходя из этого, в диссертации разрабатывается новый критерий прочности для расширенного класса материалов, различно сопротивляющихся растяжению и

-а) л-С 3 с
^л/2________2_'
л/з S
er2 +

Сет — 1,5D = О
г 7 *
Получим
сг, =-0,

^=-л/3 С + д/0,75(і,5-л/2)с2+1,50.
Для подтверждения достоверности критерия прочности обычно используют сравнение расчетных и экспериментальных данных путем построения предельных кривых в различных плоскостях, а также сравнение нового критерия с известными критериями прочности.
2.2. Сравнение нового критерия прочности с известными критериями и экспериментальными данными
Одним из способов проверки критерия прочности на достоверность является сравнение расчетных и экспериментальных данных в безразмерных величинах
путем деления полученных результатов на &р или <УС.
На рисунках 2.2.1 - 2.2.4 выполнена оценка достоверности квадратичного критерия (2.1.2) при сложном напряженном состоянии в относительных
координатах

с теориями предельных состоянии для однородных

материалов, которые подтверждаются экспериментами по определению начала пластических деформаций материала, а также с критерием А.Е. Цыбулько для изотропных материалов, по-разному сопротивляющихся растяжению и сжатию:
- теория Г.С. Писаренко - A.A. Лебедева [45]