Деформирование и разрушение железобетонных плит при высокоскоростном ударе летящим предметом конечной жесткости

• Автор: Югов, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.23.17, 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава I. Математическая модель, описывающая процессы деформирования и разрушения в конструкционных материалах в условиях высокоскоростного удара и взрыва

1.1. Система уравнений пористой упругопластической среды

1Л .1. Универсальные уравнения механики сплошной среды

1 Л.2. Определяющие соотношения теории пластического

течения

1Л .3. Уплотнение пористых сред в ударных волнах

1Л .4. Уравнения состояния твердых тел

1.2. Разрушение материалов при динамическом нагружении

1.2Л. Вязкое разрушение

1.2.2. Хрупкое разрушение

1.3. Начальные и граничные условия
1.4. Краткие выводы к первой главе
Глава II. Математическое моделирование процессов деформирования и разрушения пористой высокопрочной керамики и металлокерамики при динамическом нагружении
2.1. Разрушение керамики Т1В2 и В4С
2.2. Разрушение металлокерамики на основе Т1В2В4С
2.3. Взаимодействие цилиндрического компактного элемента с
жестким препятствием
2.4. Проникание ударников из металлокерамики в алюминиевую мишень
2.5. Исследование процессов ударного взаимодействия частиц керамических материалов в пневмоциркуляционном аппарате
2.6. Краткие выводы ко второй главе
Глава III. Поведение бетона и железобетона в условиях
высокоскоростного удара
3.1. Два подхода к расчету разрушения бетона
3.2. Расчет прочности железобетонных плит на ударные нагрузки
3.3. Краткие выводы по третьей главе
Глава IV. Расчет прочности конструкций из бетонных и
железобетонных плит при взаимодействии с модельными снарядами
4.1. Физикоматематическая модель поведения песчаного грунта при динамическом нагружении
4.2. Математическое моделирование процессов соударения модельных снарядов с конструкциями из бетонных плит и песчаного грунта
4.3. Расчет прочности железобетонных стен обстройки реакторного отделения АЭС на действие от летящего предмета
4.4. Краткие выводы по четвертой главе
Заключение
Список литературы


Цель работы: Разработка метода расчета прочности железобетонных плит на ударные нагрузки в диапазоне скоростей до м/с на основе модели динамического разрушения хрупких материалов, в которой разрушение рассматривается как процесс образования, роста и слияния микродефектов под действием приложенного напряжения. Разработаны модели и методы расчета прочности бетонной и железобетонной плит в условиях высокоскоростного удара. Динамическое разрушение рассматривается как процесс роста и слияния микродефектов под действием образующихся в процессе нагружения напряжений. Экспериментально определены параметры лицевых и тыльных отколов, глубины и диаметры кратеров, запреградные скорости ударников при ударном действии компактных и удлинённых цилиндрических ударников с бетонными и железобетонными плитами. Поставлена и решена задача о пробитии конструкции из бетонных плит, разделенных слоем песка модельными снарядами. Решена задача расчета прочности бетонных и железобетонных плит на действие летящего предмета конечной жесткости в диапазоне скоростей - м/с. В основу расчета положена феноменологическая теория и теория, рассматривающая разрушения как процесс роста и слияния микродефектов. Достоверность результатов работы обеспечивается корректным использованием научных положений в области строительной механики, механики конструкций и теории прочности, современных методов проведения экспериментальных исследований и использовании сертифицированного прецизионного измерительного оборудования. Практическая значимость работы. Практическое значение работы состоит в создании в рамках программного комплекса «РАНЕТ-3» метода расчета бетонных и железобетонных конструкций на действие ударных нагрузок, позволяющего анализировать напряженно-деформированное состояние с учетом факторов физической нелинейности, включая появление и развитие трещин, и способствующего определению расчетным путем степени надежности конструкций. Краткое содержание работы. Во - введении обосновывается актуальность проводимых исследований; дана краткая характеристика состояния вопроса; сформулирована цель работы; раскрыта её научная новизна и практическая ценность полученных результатов; дано краткое содержание работы. В первой главе представлена математическая модель сжимаемой упругопластической среды, позволяющая описывать уплотнение пористых материалов (тела с внутренними пустотами или сыпучие среды) в ударных волнах, приведены уравнения состояния веществ, модели и критерии отрывного и сдвигового разрушения пластичных и хрупких материалов при динамическом нагружении, поставлены начальные и граничные условия. Во второй главе приведены результаты математического моделирования процессов деформирования и разрушения пористой высокопрочной керамики и металлокерамики при динамическом нагружении. АД- и металлокерамики Т1В2+ В4С с жестким препятствием со скоростью 0 м/с. Решена задача о проникании цилиндрических ударников из металлокерамики в алюминиевую мишень. Результаты численного моделирования удовлетворительно согласуются с имеющимися экспериментальными результатами. Исследован процесс дробления частиц из высокопрочной керамики в пневмоциркуляционном аппарате. В третьей главе рассмотрено два подхода к расчету динамического разрушения в бетоне - феноменологический, когда критерии прочности выражаются в виде инвариантных связей критических значений макрохарактеристик процессов деформирования - напряжений и деформаций, и подход основанный на разработке физико-математической модели, описывающей деформирование и разрушение хрупких материалов в условиях удара и взрыва. Проведенное сравнение с результатами экспериментов показало удовлетворительное согласование для обоих подходов, что позволяет использовать их при расчете разрушения в бетоне в условиях динамического разрушения. Предложена модель для расчета прочности железобетонных плит на ударные нагрузки. Приведены данные экспериментальных исследований по ударному взаимодействию компактных и удлиненных ударников с бетонными и железобетонными плитами. Проведено сравнение данных математического моделирования с результатами поставленного эксперимента. Сравнение проведено по загтреградной скорости ударника лицевому и тыльному отколу.