Численное моделирование сдвиговых разрывов в геоматериалах
Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния упруго-пластического материала в кольце и в сходящемся радиальном канале в условиях несимметричного развития линий локализации сдвигов геоматериалов. Анализ полей перемещений и напряжений.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.10.2018 |
| Размер файла | 15,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Численное моделирование сдвиговых разрывов в геоматериалах
Процессы деформирования геоматериалов достаточно часто сопровождаются образованием полос локализованных сдвигов или сдвиговых разрывных нарушений [1-4].
Для математического моделирования возникновения и распространения разрывов сдвигового типа вдоль произвольно направленных криволинейных разрезов в плоской области разработан численный алгоритм, реализующий метод конечных элементов на проблемно-ориентированных адаптивных сетках с двойными узлами [5].
Представлено численное исследование напряженно-деформированного состояния упруго-пластического материала в кольце и на начальной стадии выпуска в сходящемся радиальном канале. Предполагается, что в исследуемых областях существует возможность возникновения и несимметричного развития линий локализации сдвигов. На основе экспериментальных данных и результатов аналитических решений для классических пластических постановок, криволинейные разрезы в областях рассматриваются в форме логарифмических спиралей [2, 3].
Для разбиения исследуемых областей сетками треугольных конечных элементов выбраны семейства логарифмических спиралей и концентрических окружностей. Вдоль определенных линий как на одном, так и на другом из семейств логарифмических спиралей могут быть расположены разрезы, на которых допускаются сильные разрывы перемещений.
Разрезы, моделирующие линии локализации сдвиговых деформаций считаются частью границы исследуемой области, а уравнения состояния в зоне локализации заменяются условиями на разрезах.
В задаче о сходящемся радиальном канале граница исследуемой области объединяет внешнюю границу части кольца и берега k разрезов, расположенных вдоль логарифмических спиралей
,
где - полярные координаты соответствующей точки области, - радиус вектор начальной точки первого разреза, , , , m = 1,…, k, , .
В задаче о деформировании материала в окрестности круглого отверстия разрезы располагались как вдоль одного, так и одновременно вдоль двух семейств логарифмических спиралей.
Возможность разрывов перемещений в рамках метода последовательных нагружений обеспечивают граничные условия на берегах разрезов, представленные в виде функциональных зависимостей между нормальными , , и касательными , компонентами векторов приращений напряжений и приращений перемещений.
Важной особенностью данной постановки является использование в граничных условиях заданных связей между неизвестными до решения задачи приращениями перемещений и напряжений.
Предполагается, что на определенных участках разрезов существует возможность скольжения и выполняется условие трения Кулона, связывающее нормальную и касательную составляющие вектора приращений напряжений
,
где - коэффициент трения на разрезе, с - параметр, определяемый на каждом шаге решения с учетом коэффициента сцепления на разрезе.
На площадке касательного разрыва перемещений вектор приращений напряжений непрерывен
,,
где индексы «+» и «-» соответствуют разным сторонам линии разрыва.
Возникновение разрыхления материала при скольжении вдоль разрыва описывается зависимостью между скачками нормальной и касательной компонент вектора приращений перемещений на заданных участках разрезов
.
При данное условие описывает свойство локализованной дилатансии. При приращение нормального перемещения на линиях непрерывно
.
Исследование напряженно-деформированного состояния в кольце и на начальной стадии выпуска в сходящемся радиальном канале при локализованном несимметричном режиме деформирования проводилось в сравнении с режимом деформирования без локализации [6, 7].
В отличие от решений в рамках классических теорий пластичности, приводящих к рассмотрению в данных задачах пластических областей, распространяющихся от контура отверстия, решение в рассматриваемой постановке демонстрирует фактическую реализацию пластических свойств материала на разрывах.
Представленные результаты численного моделирования позволяют анализировать влияние расположения, протяженности и количества сдвиговых разрывов на напряженно-деформированное состояние в исследуемых областях.
Библиографический список
математический моделирование упругий геоматериал
1. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. М.: Мир, 1969. 863 с.
2. Соколовский В.В. Теория пластичности. - М.: Высшая школа, 1969. 608 c.
3. Ревуженко А.Ф. Механика сыпучей среды. - Новосибирск: ЗАО ИПП «ОФСЕТ», 2003. 373 с.
4. Райс Дж.Р. Локализация пластической деформации // Теоретическая и прикладная механика. - Тр. III Международного конгресса IUTAM. - М., 1979. C. 439-471.
5. Бушманова О.П. Моделирование локализации сдвигов // ПМТФ. 2003. №6. C. 164-169.
6. Бушманова О.П., Ревуженко А.Ф. Напряженное состояние породного массива вокруг выработки в условиях локализации сдвигов // ФТПРПИ. 2002. № 2. С. 18-26.
7. Бушманова О.П., Бушманов С.Б. Численное моделирование процесса деформирования материала в сходящемся канале в условиях возникновения линий локализации // ФТПРПИ. 2009. №4. C. 33-39.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методика выполнения расчётов симметричных и несимметричных сборных конструкций с применением модели "рабочая нагрузка". Отладка расчётной модели по 3-D модели SolidWorks, схемам приложения нагрузки. Расчёт напряженно-деформированного состояния сборки.
лабораторная работа [6,2 M], добавлен 19.06.2019Современное состояние вопроса исследования напряженно-деформированного состояния конструкций космических летательных аппаратов. Уравнения теории упругости. Свойства титана и титанового сплава. Описание комплекса съемочной аппаратуры микроспутников.
дипломная работа [6,2 M], добавлен 15.06.2014Обзор результатов численного моделирования напряженно-деформированного состояния поверхности материала в условиях роста питтинга. Анализ контактной выносливости экономно-легированных сталей с поверхностно-упрочненным слоем и инструментальных сталей.
реферат [936,0 K], добавлен 18.01.20163D моделирование в современном мире и его преимущества. Разработка трехмерных моделей и ассоциативно связанных чертежей компонентов визира. Исследование напряженно-деформированного состояния компонентов визира. Технологический процесс изготовления детали.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 09.11.2016Анализ напряженно-деформированного состояния стержня с учётом собственного веса при деформации растяжения, кручения и плоского поперечного изгиба. Определение касательных напряжений. Полный угол закручивания сечений. Прямоугольное поперечное сечение.
контрольная работа [285,0 K], добавлен 28.05.2014Построение двумерной расчетной геометрической модели отливки и литейной формы, генерация конечноэлементной сетки. Моделирование температурно-фазовых полей в отливке и температурных полей в литейной форме. Расчет микро- и макропористости в отливке.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.06.2015Теория рабочего процесса одновинтовых гидравлических машин с точки зрения влияния упругих свойств эластичной обкладки статора. Определение напряженно-деформированного состояния рабочих органов с использованием пакетов прикладных программ SolidWorks.
научная работа [2,0 M], добавлен 11.04.2013Численное исследование силового взаимодействия газовой струи и несжимаемой жидкости через контактную поверхность. Физико-математическое моделирование кислородно-конвертерного процесса. Влияние управляющих параметров (давления и температуры в газопроводе).
дипломная работа [2,5 M], добавлен 18.02.2011Определение технологических параметров при обжиме. Механизм и схема напряженно-деформированного состояния при раздаче. Пути интенсификации процесса отбортовки. Определение напряжений и деформаций при вытяжке. Особенности процессов формовки и осадки.
курс лекций [5,4 M], добавлен 15.06.2009Разработка математической модели процесса упрочнения ударами шариков. Расчет технологических параметров поверхностно-пластического деформирования несопрягаемых поверхностей авиационных деталей на основе моделирования процесса упрочнения ударами шариков.
дипломная работа [5,3 M], добавлен 05.10.2013Вычисление главных напряжений. Углы наклона нормалей. Определение напряжений на наклонных площадках. Закон парности касательных напряжений. Параметры прочностных свойств материала, упругих свойств материала. Модуль упругости при растяжении (сжатии).
контрольная работа [417,0 K], добавлен 25.11.2015Особенности формирования плоскостности тонколистового проката. Математическое моделирование его геометрии при правке растяжением холоднокатаных полос. Прогнозирование сохранения допусков плоскостности полос при термической обработке, при дрессировке.
контрольная работа [503,0 K], добавлен 10.05.2015Моделирование насосной станции с преобразователем частоты. Описание технологического процесса, его этапы и значение. Расчет характеристик двигателя. Математическое описание системы. Работа насосной станции без частотного преобразователя и с ним.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 16.11.2010Физико-механические свойства материала подкрепляющих элементов, обшивок и стенок тонкостенного стержня. Определение распределения перерезывающей силы и изгибающего момента по длине конструкции. Определение потока касательных усилий в поперечном сечении.
курсовая работа [7,5 M], добавлен 27.05.2012Модель идеального смешения вещества. Изменение дифференциального уравнения с помощью преобразования Лапласа. Моделирование процесса управления смесителем. Балансовое уравнение автоматического управления емкостью. Расчет коэффициентов самовыравнивания.
курсовая работа [172,6 K], добавлен 14.10.2012Анализ и моделирование заданной переходной кривой выходной величины теплообменника. Экспресс-идентификация математической модели, методом Алекперова. Моделирование линейной одноконтурной системы управления заданным тепловым объектом и пневмоприводом.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 11.06.2019Анализ конструкции регулируемого двухрезцового инструмента для кольцевого резания. Проектирование крепления траверс к корпусу. Автоматизированное исследование напряженно-деформированного состояния. Разработка маршрута обработки изготовления детали.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 12.08.2017Анализ введения в нелинейную теорию упругости и создание трехмерной модели с помощью ANSYS для исследования напряженно-деформированного состояния гиперупругих тел на примере деформации кольца. Проведение исследования методов решения нелинейных задач.
дипломная работа [647,6 K], добавлен 09.12.2021Анализ рынка, требования к женскому повседневному джинсовому костюму, используя информацию по направлению моды. Выбор оптимальных материалов для костюма на сезон весна-осень в зависимости от свойств, структуры материала. Конфекционная карта на изделие.
курсовая работа [5,5 M], добавлен 01.11.2009Оценка физико-химических условий, необходимых для протекания процесса формоизменения металлов и сплавов. Анализ напряженно-деформированного состояния в процессах обработки давлением. Интерпретация кривой упрочнения металлов с позиций теории дислокаций.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.01.2017
