Математическое моделирование процессов динамического деформирования и разрушения бетонов в двумерной постановке

• Автор: Рузанов, Павел Александрович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 147 с. : ил.

!ведение.
СОДЕРЖАНИЕ
.Состояние вопроса
.1. Влияние технологических факторов на сопротивление бетона динамическим
гагрузкам
.2. Экспериментальные исследования и анализ деформативно-прочностных гвойств бетона
1.3. Анализ моделей динамического деформирования и разрушения бетонов. О методах расчета железобетонных конструкций
1.4. Цели исследования, краткое содержание работы
2. Основные разрешающие уравнения динамики хрупких и упругопластических
сред
2.1. Уравнения движения сжимаемой сплошной среды. Основные соотношения теории течения
2.2. Концептуальная модель деформирования и разрушения бетона
2.3. Деформационная модель пластичности бетона
2.4. Вариант модели динамического деформирования и разрушения бетона
2.5. Дискретная формулировка основных разрешающих уравнений
3.Исследование процессов разрушения элементов конструкций из бетона при_силовых и ударных воздействиях
3.1. Численное моделирование процессов распространения волн в системе составных стержней Гопкинсона
3.2.Анализ процессов деформирования и разрушения в бетонных плитах при ударных нагрузках
3.3.Исследование деформирования и разрушения защитной оболочки при ударных
воздействиях '
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Исследование процессов деформирования и разрушения материалов конструкций при динамическом нагружении имеет большое научное и прикладное значение. Многие конструкции и сооружения, одним из основных материалов которых является бетон, подвергаются различным видам динамического нагружения. Долговечность этих сооружений и конструкций. надежность, экономичность зависит во многом от того, насколько правильно при их проектировании были учтены особенности поведения бетона при динамическом нагружении. В гражданском и промышленном строительстве эта проблема является одной из наиболее важных и связана она во многом с разработкой методик расчета бетонных конструкций, армированных и неармированных. Кратковременные динамические нагрузки возникают главным образом под влиянием взрывных и ударных воздействий« взрывные волны, удары, вызванные падением тяжелых тел на перекрытия зданий защитные сооружения).
Взрывные нагрузки характеризуются законом изменения давления во времени. При этом их основными параметрами являются максимальное давление ,время его нарастания и продолжительность действия.
Ударные нагрузки на сооружения и конструкции разделяют на экс-тлуатационные и аварийные. Первые обычно возникают в конструкциях, десуших различное специальное оборудование (штампы, молоты и т.д.). 1ействуют они. как правило, многократно. В таких конструкциях допускался только упругая работа материала.
Аварийные ударные нагрузки характеризуются более высокой ин-енсивностью и действуют на конструкцию, главным образом, однократно, связи с чем обычно допускается возникновение значительных пластиче-ки деформаций и локальных повреждений.
В отличие от взрывных нагрузок, распределенных по поверхности

конструкции, ударные нагрузки действуют в более ограниченной (контактной ) зоне.
Аварийные ударные нагрузки в последние годы все чаще встречаются в различных областях строительства.
В промышленном строительстве к таким нагрузкам относят падение тяжелых тел на перекрытия. Масса падающего тела может достигать нескольких тонн, а его скорость в момент начала соударения У0=15-20 м/с.
В энергетическом строительстве имеют место ударные воздействия, характерные для промышленного строительства в целом. Кроме того, при расчете сооружений АЭС необходимо упитывать ряд дополнительных видов аварийных ударных воздействий: падение самолета на защитную оболочку ядерного реактора при авиакатастрофе, внутренние удары элементами оборудования при аварийных ситуациях в системе обеспечения реактора и т.п.
Специальные защитные сооружения также должны рассчитываться на специфические ударные воздействия( снарядов, бомб).
Ударные воздействия на сооружения и конструкции принято классифицировать по скорости удара и по количеству поглощенной при ударе энергии. В зависимости от начальной скорости различают удары с малыми скоростями (десятки м/с),с высокими скоростями (сотни м/с),со сверхвысокими (ТЫСЯЧИ м/с).
В зависимости от количества поглощенной конструкцией при ударе энергии (параметра, интегрально упитывающего ряд других важных факторов у дара) различают удары резкие, промежуточной резкости и мягкие. В первом случае поглощенная конструкцией часть энергии взаимодействия значительно превышает энергию, поглощенную ударником. В связи с этим деформацией ударника можно пренебречь.
Во втором случае доли энергии, поглощенной ударником и конст-

В статье [35] рассмотрены основные аспекты построения моделей, учитывающих развитие системы микротрещин, и использующих подходы типа дилатансионной пластичности. При феноменологическом описании рассматривается не распространение одиночной трещины, а континуум с плотно распределенными трещинами. Полагается, что модули упругости вдоль кривой разгрузки остаются постоянными, но при разрушении деформация имеет необратимый характер и ее можно определить как обычную пластическую деформацию:
£ = £'. + £*. = £° + £Р,
У У У У У ’
где -скорости чисто упругих деформаций, 8~ - скорости деформаций, которые вызваны процессом разрушения, 8? -скорости пластических деформаций. Условие текучести полагается зависящим как от параметра упрочнения х, так и от параметра разрушения (р. Как и в классической теории пластического течения, задается правило упрочнения или разупрочнения, а пластические деформации ассоциируются с поверхностью текучести при помощи закона ортогональности. Скорости роста параметров разрушения и упрочнения связаны со скоростями пластических деформаций следующими соотношениями:
Ф = а),Х-Ь(8р8р)12,
где а,;*/, Ь- параметры, зависящие от свойств материала.
В процессе деформирования начальная поверхность текучести может претерпевать расширение или сжатие и моделировать как упрочнение, так и разупрочнение. В более общем подходе полагается, что при некоторых
режимах нагружения как необратимые пластические деформации У, ,так и деформации при разрушении могут наступать одновременно: