Численное моделирование безопасности сооружений неглубокого заложения при внешних взрывных воздействиях

• Автор: Сазонов, Константин Борисович
• Шифр специальности: 05.26.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 244 с. : ил.

Содержание
Введение

I лава 1. О методах обеспечивающих безопасность уникальных

объектов при взрывных воздействиях

1.1. О мониторинге и надежности уникальных объектов

1.2. О волнах напряжений в деформируемых средах

1.3. О методах решения волновых задач теории упругости

1.4. О численном моделировании напряженного состояния в

сложных деформируемых областях при нестационарных динамических воздействиях.

1.5. О достоверности результатов численного моделирования

волн напряжений в сложных деформируемых объектах

1.6. Математическое моделирование безопасности сооружений
с помощью полостей при взрывных воздействиях
1.7. Постановка задач исследований.
Глава 2. Численное моделирование упругих взрывных волн в
деформируемых областях сложной формы
2.1. Постановка задачи.
2.2. Разработка методики и алгоритма.
2.3. Выводы
Глава 3. Оценка точности численного моделировании и решение
задачи о воздействии упругой взрывной волны на сооружение неглубокого заложения без полости
3.1. Решение задачи о распространении плоских продольных волн в виде треугольного импульса с большой линейной нисходящей частью в упругой полуплоскости
3.2. Решение задачи о внешнем взрывном воздействии на сооружение неглубокого заложения без полости.
3.3. Выводы
Глава 4. Решение некоторых задач о внешнем взрывном
воздействии на сооружение неглубокого заложения с полостями.
4.1. Решение задачи о внешнем взрывном воздействии на сооружение неглубокого заложения с полостью в виде прямоугольника соотношение ширины к высоте один к
пяти.
4.2. Решение задачи о внешнем взрывном воздействии на сооружение неглубокого заложения с полостью в виде прямоугольника соотношение ширины к высоте один к
десяти.
4.3. Решение задачи о внешнем взрывном воздействии на сооружение неглубокого заложения с полостью в виде прямоугольника соотношение ширины к высоте один к пятнадцати.
4.4. Выводы.
Заключение
Список литературы


Для конечноэлементной аппроксимации исследуемой области при изменении шага по пространственным переменным и при сложной граничной поверхности следует применять треугольные конечные элементы с тремя узловыми точками с линейной аппроксимацией перемещений, а в остальных случаях следует применять прямоугольные конечные элементы с четырьмя узловыми точками с билинейной аппроксимацией перемещений. Исследуемую сложную область следует разбивать на простые регулярные подобласти. Предложен квазирегулярный подход к решению систем линейных обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка в перемещениях с начальными условиями и к аппроксимации исследуемой области. Методика основывается на схемах: точка, линия, плоскость. Предложенный подход позволяет значительно сократить объем вводимых данных и время, необходимое для решения задач. Кусочно-линейная аппроксимация начального участка при воздействии типа функции Хевисайда уменьшает осцилляции результатов численного решения, полученных с помощью метода конечных элементов в перемещениях. Математическое моделирование и имитация дают значительную экономию времени и средств. Другое преимущество моделирования и имитации состоит в том, что эти процессы включают в себя анализ системы и тем самым способствуют лучшему ее пониманию. Применяются детерминированные модели. Преимуществом электронных вычислительных машин является быстрый численный анализ уравнений, для которых невозможно получить аналитическое решение. Проведено исследование следующих задач при нестационарных динамических воздействиях. Свободное круглое отверстие. Свободное квадратное отверстие. Вырез треугольного профиля. Подкрепленное круглое отверстие. Подкрепленное квадратное отверстие. Курпсайская плотина. Андижанская плотина. Плотина Койна. Дизель-генераторное сооружение Крымской атомной станции. Дымовая труба Разданской электростанции. Реакторное отделение атомной станции. Пятиэтажное здание в г. Джамбуле. Девяти и десятиэтажные здания в г. Улан-Удэ. Фундамент турбогенератора Кентауской ТЭЦ № 5. Подводное и подземное подкрепленное отверстие. Подземные трубопроводы. В работах приводится информация о достоверности результатов численного моделирования волн напряжений в сложных деформируемых объектах [-, , , , 0, 1, 6, 1, 5, 7-8, 0, 9-1, 7, 7-9, 6-8, 2, 6, 9-1, 5, 4-9, 6-8, 0, 9, 0-1,6,3-6]. Хевисайда на свободное круглое отверстие. Сопоставление с результатами численного решения, полученных с помощью метода конечных элементов в перемещениях, показало, что расхождение для максимального сжимающего упругого контурного напряжения составляет 6 %. Проведено сопоставление с результатами эксперимента, полученного с помощью метода фотоупругости, для задачи о воздействии плоской продольной упругой волны на свободное круглое отверстие. Сопоставление с результатами численного решения, полученных с помощью метода конечных элементов в перемещениях, показало, что расхождение для максимального сжимающего упругого контурного напряжения составляет 2 % . Проведено сопоставление с результатами аналитического решения для задачи о воздействии плоской продольной упругой волны типа функции Хевисайда на подкрепленное круглое отверстие. Сопоставление с результатами численного решения, полученных с помощью метода конечных элементов в перемещениях, показало, что расхождение для максимального сжимающего упругого контурного напряжения составляет %. Проведено сопоставление с результатами численного решения, полученных с помощью смешанного метода конечных элементов при решении задачи о воздействии плоской продольной упругой волны типа полупериода синусоиды на гравитационную плотину нормального профиля (Курпсайская плотина). Сопоставление с результатами численного решения, полученных с помощью метода конечных элементов в перемещениях, показало, что расхождение для максимального растягивающего упругого контурного напряжения составляет 5 %. Рассмотрена задача о воздействии плоской продольной взрывной волны в виде дельта функции на упругую полуплоскость. Исследуемая расчетная область имеет 2 узловых точек и 0 конечных элементов. Решается система уравнений из 8 неизвестных.