Разрушение тел клиновидной формы при сжатии
- Авторы: Ступишин Л.Ю.1, Никитин К.Е.1, Масалов А.В.2
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
- Юго-Западный государственный университет
- Выпуск: Том 21, № 1 (2025)
- Страницы: 26-36
- Раздел: Аналитические и численные методы расчета конструкций
- URL: https://journals.rcsi.science/1815-5235/article/view/325924
- DOI: https://doi.org/10.22363/1815-5235-2025-21-1-26-36
- EDN: https://elibrary.ru/IJMKCQ
- ID: 325924
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Цель - исследование процесса разрушения тела клиновидной формы при сжатии. К решению классической задачи теории упругости о нагружении тела клиновидной формы возвращалось большое количество исследователей, однако задача об опертом клине конечной формы аналитического решения не имеет до сих пор. Авторами проведено исследование процесса разрушения таких тел как расчетными, так и экспериментальным методами. Для проведения численного анализа была использована реализация метода прогрессирующего предельного состояния на критических уровнях энергии деформации в форме метода сил, в сочетании с методом стержневой аппроксимации континуума. Использованная здесь плоская стержневая модель клина наглядно демонстрирует процесс удаления связей конструкции вследствие наступления в них предельного состояния. Методика прогрессирующего предельного состояния, основанная на последовательном выявлении «слабых» связей в конструкции, в которых в первую очередь наступает предельное состояние, позволила построить схемы разрушения рассматриваемого тела. Представлены результаты выполненного анализа, в виде схем разрушения тел клиновидной формы. Характер разрушения тел клиновидной формы так же исследовался экспериментальными методами. Образцы из гипса клиновидной формы были подвергнуты сжатию в вершине клина, и доведены до разрушения. Показаны отличия получаемых форм разрушения от классических результатов, известных из теории упругости, полученных для бесконечных клиновидных тел. Выполнено сравнение экспериментальных и численных результатов, и сделано заключение о реальных формах разрушения клиновидных тел с опорной частью.
Об авторах
Леонид Юлианович Ступишин
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
Email: lusgsh@ya.ru
ORCID iD: 0000-0002-1794-867X
SPIN-код: 3392-3788
доктор технических наук, профессор кафедры строительной и теоретической механики, Институт промышленного и гражданского строительства
Российская Федерация, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26Константин Евгеньевич Никитин
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: niksbox@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8003-4299
SPIN-код: 1953-1697
кандидат технических наук, доцент кафедры строительной и теоретической механики, Институт промышленного и гражданского строительства
Российская Федерация, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26Александр Васильевич Масалов
Юго-Западный государственный университет
Email: masalow.al@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1679-8697
SPIN-код: 9277-7549
кандидат технических наук, доцент кафедры промышленного и гражданского строительства, факультет строительства и архитектуры
Российская Федерация, 105040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, д. 94Список литературы
- Zhemochkin B.N. Theory of elasticity. Moscow: The State Publ. House of literature on Construction and Architecture; 1957. (In Russ.) Available from: https://thelib.net/1887753-teorija-uprugosti.html (accessed: 12.08.2024)
- Ba K., Gakwaya A. Thermomechanical total Lagrangian SPH formulation for solid mechanics in large deformation problems. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2018;342:458-473. https://doi.org/10.1016/j.cma 2018.07.038
- Bai L., Wadee M.A., Köllner A., Yang J. Variational modelling of local-global mode interaction in long rectangular hollow section struts with Ramberg-Osgood type material nonlinearity. International Journal of Mechanical Science. 2021; 209:106691. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2021.106691 EDN: UYQXXP
- Jiménez F.L. Variations in the distribution of local strain energy within different realizations of a representative volume element. Composites Part B: Engineering. 2019;176:107111. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107111
- Li C.C., Zhao T, Zhang Y., WanW. A study on the energy sources and the role of the surrounding rock mass in strain burst. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. 2022;154:105114. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2022. 105114 EDN: TTQPFW
- Balabuši M. Virtual principle for determination initial displacements of reinforced concrete and prestressed concrete (overtop) members. Open Journal of Civil Engineering. 2021;11(2):235-253 https://doi.org/10.4236/ojce.2021.112015 EDN: WRIHOO
- Portillo D., Oesterle B., Thierer R., Bischoff M., Romero I. Structural models based on 3D constitutive laws: Variational structure and numerical solution. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2020;362:112872. https://doi.org/10.1016/j.cma.2020.112872 EDN: HITNXD
- Coombsa W.M., Augardea C.E., Brennanb A.J., Brownb M.J., Charltona T.J., Knappettb J.A., Motlaghc Y.G., Wanga L. On Lagrangian mechanics and the implicit material point method for large deformation elasto-plasticity. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2020;358:112622. https://doi.org/10.1016/j.cma.2019.112622
- Branco R., Prates P., Costa J.D., Cruces A., Lopez-Crespo P., Berto F. On the applicability of the cumulative strain energy density for notch fatigue analysis under multiaxial loading. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2022;120: 103405. https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2022.103405 EDN: BLUUPR
- Wang X., Xu Q., Atluri S.N. Combination of the variational iteration method and numerical algorithms for nonlinear problems. Applied Mathematical Modelling. 2019;79:243-259. https://doi.org/10.1016/j.apm.2019.10.034 EDN: ETTYKG
- Ignatiev A.V., Bochkov M.I. Calculation systems with nonlinear moment connections by the finite element method in the form of the classical mixed method. News of higher educational institutions. Construction. 2023;11(779):5-14. (In Russ.) https://doi.org/10.32683/0536-1052-2023-779-11-5-14 EDN: OSFTEQ
- Harlanov V.L., Harlanova S.V. Incremental methods for solving geometrically nonlinear problems. Structural Mechanics and Analysis of Constructions. 2023;5(310):64-69. (In Russ.) https://doi.org/10.37538/0039-2383.2023.5.64.69 EDN: EAMHYY
- Chernov Yu.T. Integral equations of the second kind in dynamic analysis of nonlinear systems with a finite number of degrees of freedom under arbitrary dynamic loading and material dependencies. Bulletin of Science and Research Center of Construction. 2023;3(38):155-167. (In Russ.) https://doi.org/10.37538/2224-9494-2023-3(38)-155-167 EDN: YGYKIE
- Yazyev S.B., Chepurnenko A.S. Buckling of rectangular plates under nonlinear creep. Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). 2023;23(3):257-268. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2023-23-3-257-268 EDN: YXRQDK
- Chen L., Guo L. Discussions on the complete strain energy characteristics of deep granite and assessment of rockburst tendency. Shock and Vibration. 2020:8825505. https://doi.org/10.1155/2020/8825505
- Le T.C, Ho D.D., Nguyen C.T., Huynh T.C. Structural damage localization in plates using global and local modal strain energy method. Advances in Civil Engineering. 2022;2022:4456439. https://doi.org/10.1155/2022/4456439
- Mirsayar M.M. Maximum principal strain criterion for fracture in orthotropic composites under combined tensile/shear loading. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2022;118:103291. https://10.1016/j.tafmec.2022.103291 EDN: OAZJIR
- van Dijk J N.P. Espadas-Escalante J., Isaksson P. Strain energy density decompositions in phase-field fracture theories for orthotropy and anisotropy. International Journal of Solids and Structures. 2020;196-197:140-153. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2020.04.022 EDN: LDKEOG
- Xiang C.S., Li L.Y., Zhou Y., Dang C. An efficient damage identification method for simply supported beams based on strain energy information entropy. Advances in Materials Science and Engineering. 2020;2020:9283949. https://doi.org/10.1155/2020/9283949
- Stupishin L.Y., Nikitin K.E., Moshkevich M.L. Methodology for determining progressing ultimate states based on the displacement method. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2023;19(3):276-284. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/1815-5235-2023-19-3-276-284 EDN: PQVCVH
- Stupishin L.Y., Nikitin K.E. Determination of the residual strain energy of a structure and the method of progressive limiting state. Advances in Transdisciplinary Engineering. 2023;43:138-143. https://doi.org/10.3233/ATDE230711
- Stupishin L.Y., Nikitin K.E. The process of progressive limiting state and determination of the residual strain energy of a structure based on the force method. Lecture Notes in Civil Engineering. 2024;400:280-289. https://doi.org/10.1007/978-3-031-47810-9_26
- Stupishin L.Y., Nikitin K.E. Сomputer system for structural analysis based on the critical energy levels method. BIM in Сonstruction & Architecture. Proceedings of IV International Conference. St. Petersburg: SPbGASU Publ.; 2021; 223-230. (In Russ.) https://doi.org/10.23968/BIMAC.2021.029 EDN: OHWPLB
- Stupishin L.Y. Limit state of building structures and critical energy levels. Industrial and civil engineering. 2018; 10:102-106. (In Russ.) EDN: YNRBNR
- Rzhanitsin A.R. Structural mechanics. Moscow: Higher School Publ.; 1982. (In Russ.) Available from: https://thelib.net/801450-stroitelnaja-mehanika.html (accessed: 12.08.2024).
Дополнительные файлы
