Диссертация (1149331), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Лучшее согласие междуэкспериментальными данными и теоретическим расчетом было достигнуто призначениях параметров и st взятых в соответствии со значениями в таблице 3.7.Таблица 3.7. Свойства материалов бетон 1, 2 и 3«Бетон 1»«Бетон 2»«Бетон 3»3,33,5312224486Рисунок 3.18. Зависимость предела прочности от скорости деформации длябетона 1, 2 и 3. Кривые имеют смысл скоростной зависимости пределапрочности, построенной по формуле (1.15) приматериала,представленныхвтаблице 3.7.учете параметровТочкисоответствуютэкспериментальным точкам из работы [115].Применение критерия инкубационного времени по форме (1.15) позволилокачественно описать поведение материала.
Однако количественное попаданиеотсутствует. Это наталкивает на мысль о наличии дополнительных процессов илисвойств испытанного материала. Воспользуемся критерием инкубационноговремени по форме (1.9) с дополнительным параметром α, отвечающим зачувствительность материала к амплитуде нагружения. Зависимости, полученныена примере апробации данного критерия на металлах при наличии пластическойдеформации способны описывать и хрупкие материалы. Это отчасти связано стем, что предвестником любого хрупкого разрушения является пластическая87деформация, даже абсолютно незначительная. Испытываемые в данной работематериалы (бетоны) проявили разную чувствительность к нагрузке в зависимостиотихфизико-механическихсвойств,скорректированныхопределеннымсодержанием влаги. В таблице 3.8 приводятся параметры материалов длярасчетов по критерию инкубационного времени по форме (1.9).Таблица 3.8.
Свойства материалов бетон «1», «2» и «3»α«Бетон 1»«Бетон 2»«Бетон 3»3,33,534.93.62.78136Расчетные диаграммы в сравнении с экспериментальными даннымиприводятся на рисунке 3.19. В данном случае за динамическую прочностьотвечает тандем констант τ и α. Введением параметра материала α удалось нетолько качественно, но и количественно описать экспериментальные данные.На примере экспериментальных данных с различными по характеристикамвидами бетона был продемонстрирован эффект смены соотношения («effect ofsubstitution» - реверсивный эффект) между прочностью материалов в разныхрежимахэксплуатации.Применениекритерияинкубационноговременипозволило увидеть важную особенность.
Для наглядности обратимся крисунку 3.19. Хотя первый и второй типы бетона имеют выше статическуюпрочность, чем бетон третьего типа, их динамическая прочность существеннониже динамической прочности третьего материала. Это можно объяснитьсуществованием гидростатического давления в образце при высоких скоростяхнагружения, приводящему к «сжатию» микродефектов и микротрещин вструктуре материала. В бетоне под номером 3 наибольшее количество жидкости вструктуре материала,поэтому данный эффект наиболее выражен. Ведьинкубационное время материала отвечает за динамическую прочность материала,88а это не что иное, как время подготовки релаксационных процессов, вызванныхнакоплением или развитием микротерщин (дефетков структуры).Рисунок 3.19.
Зависимость предела прочности от скорости деформации длябетона 1, 2 и 3. Кривые имеют смысл скоростной зависимости пределапрочности, построенной по формуле (1.9) при учете параметров материала,представленных в таблице 3.8. Точки соответствуют экспериментальнымточкам из работы [115].89Обобщение результатов главыВ настоящей главе представлена модель хрупко вязкого перехода. Онаосновывается на известной в мировой практике модели соревнования двухмеханизмовразрушения-хрупкогоивязкого.Наосновекритерияинкубационного времени с учетом предложенных зависимостей параметровматериала от температуры и скорости деформирования строятся динамическиекривые прочности.
Тем самым появляется возможность не только качественно, нои количественно описать особенности скоростного нагружения. Во первых, еслискорость нагружения при обычной температуре можно рассматривать как низкую,то при понижении температуры следует трактовать как высокую. Во вторых,хрупкость не является свойством материала, а определяется как внутренними, таки внешними факторами. Наблюдаемая в испытаниях смена типа разрушения(хрупко-вязкийпереход)действительнообусловленаконкуренциейдвухмеханизмов разрушения и определятся сопротивлением хрупкому отрыву ипластическому сдвигу при данных условиях нагружения.Интерес к изучению хрупко-вязкого перехода обусловлен, прежде всего,катастрофическим характером хрупкого разрушения.
С целью улучшения свойствматериала при высоких температурах или увеличения статической прочности(статического предела текучести) в материал вносятся определенные добавки.Однако улучшение свойств материала в одном диапазоне характеристик внешнегонагружения может привести к радикальному ухудшению свойств в другомдиапазоне, например, к охрупчиванию при низких температурах или высокихскоростях нагружения. В связи с этим необходимым условием правомерностииспользования тех или иных материалов в экстремальных условиях эксплуатацииявляется проведение комплексных испытаний, на основании которых можносделать вывод о поведении конструкции в широком диапазоне измененияпараметров внешнего воздействия.Ряд эффектов динамического разрушения в бетоне и горных породахнаблюдает и при рассмотрении различных материалов.
К примеру, несмотря на90то, что статическая прочность одного материала меньше чем у другого,динамическая прочность в терминах инкубационного времени может бытьзначительно выше. Также большую роль на поведение материала оказываетналичие влагонасыщенности. В статических режимах деформирования ненаблюдаетсякардинальныхотличийвфизико-механическихсвойствахисследуемых материалов, однако в условиях высокоскоростного нагруженияпроявляются динамические эффекты, связанные с инкубационным временемматериала, являющимся константой, независящей от условий эксплуатации.
Этосвойство оказывается полезным в тех случаях, где главную роль в механизмедеформирования материала играет наполнитель. У бетонных или битумныхрастворов величина инкубационного времени практически не зависит отхарактеристик наполнителя. Тем самым открываются широкие возможности длясоздания материала под конкретные условия эксплуатации.Весьпроведенныйанализоснованнаприменениикритерияинкубационного времени, который позволяет в рамках одного подхода учитыватьстатическую (прочность материала при квазистатических испытаниях) идинамическую (инкубационное времяразрушения)прочность. Посколькуинкубационное время – параметр материала, не зависящий от способа и историинагружения,появляетсявозможностьопределенияпрочностныхсвойствматериала в широком диапазоне параметров внешнего воздействия.Одна из центральных проблем изучения прочностных свойств материалов вдинамических условиях нагружения связана с определением инкубационноговремени разрушения.
На примере разного рода эффектов, возникающих привысокоскоростном разрушении, показана применимость данного подхода ивозможность прогнозирования критических параметров внешнего воздействия вшироком диапазоне условий нагружения.91ЗАКЛЮЧЕНИЕВыполненныеисследованияпозволяютсформулироватьследующиевыводы:1. Рассмотренывариантыкритериятекучестиметалловвусловияхвысокоскоростного нагружения. Выполнен анализ экспериментальныхданных с использованием критерия инкубационного времени, определеныпараметры критерия текучести для ряда материалов.2.
Сиспользованиемавтоматизированнаяподходаинкубационногорасчетнаясхемавремениопределенияразработанапрочностныххарактеристик материала по экспериментальным данным, полученным посхеме Кольского, в условиях хрупкого разрушения в широком диапазонеизменения скоростей деформации.3. Предложен способ определения условий смены типа разрушения твердыхтел («хрупко-вязкий» переход). На примере анализа экспериментальныхданныхпоказанаприменимостьданногоподходанетолькоккачественному, но и к количественному описанию исследуемых процессовдля некоторых видов стали.4.
Показано, что подход, предложенный в работе, позволяет объяснить рядэффектов динамического разрушения бетонов и горных пород, связанныхсо сменой преобладания прочностных характеристик в зависимости отматериала и внешних условий.92СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.Морозов Н. Ф., Петров Ю. В.Проблемы динамики разрушения твёрдых тел.СПбГУ,1997.2.Евстифеев А.Д.
Влияние влажности бетона на прочность под воздействиемдинамических нагрузок// Материалы работ конкурса «Всероссийскийконкурс научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в областитехнических наук», СПб, 2012 г., с. 172-173.3.Евстифеев А.Д.Применение критерия инкубационного времени к расчетутемпературно-скоростнойседьмойзависимостивсероссийскойтипаразрушения//Материалыконференции«Проблемыобеспечениявзрывобезопасности и противодействия терроризму»,СПб, 2012г, с.107-113.4.Евстифеев А.Д. Применение критерия инкубационного времени к анализуразрушения горных пород// Материалы IX международной конференции понеравновесным процессам в соплах и струях NPNJ’2012, с. 366-367.5.Petrov Y., Smirnov I., Evstifeev A.,Selyutina N., Temporal peculiarities of brittlefracture of rocks and concrete// Frattura ed Integrità Strutturale, 24 (2013) 112118; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.24.12.6.Evstifeev A., Cadoni E., Petrov Y., Incubation Time Approach to Rock DynamicStrength Characterization// EPJ Web of Conferences 26, 01041 (2012),DOI:10.1051/epjconf/20122601041.7.Евстифеев А.Д., Влияние температуры и скорости деформации на характерразрушения материалов//Известия ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева.
2011. Т264.С.103-109.8.Евстифеев А.Д., Груздков A.А., Петров Ю.В., Температурно-скоростнаязависимость типа разрушения// ЖТФ. 2013. Т. 83. Вып. 7. С. 59−63.9.Maeso O., Aznárez J. J., Domínguez J., Effects of Space Distribution of Excitation93on Seismic Response of Arch Dams// J. Eng. Mech., 128(7), 2002, pp. 759–768.10. Chopra A.
and Wang Jin, Earthquake Response of Arch Dams to Spatially VaryingGround Motion// Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 39(8), 2010,pp. 887–906.11. Mirzabozorg H., Akbari M., Hariri Ardebili M. A., Wave passage and incoherencyeffects on seismic response of high arch dams// Earthquake Engineering andEngineering Vibration, December 2012, Vol. 11, Issue 4, pp. 567-578.12. Hall J., Alves S., Analysis of Pacoima Dam Using Recently Recorded SeismicMotions// Report on Progress, SMIP02 Seminar on Utilization of Strong-MotionData, 2002, p. 97 - 114.13. M. Amin Hariri Ardebili, Nonlinear Response of High Arch Dams to NonuniformSeismic Excitation Considering Joint Effects// Journal of Engineering, Vol. 2013,article ID 912830.14. Mirzabozorg H, Kianoush R.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
