Численно-аналитическая модель деформирования структурно-неоднородных материалов
Авторы: Данилов М.Н., Бурнышева Т.В.
Опубликовано в выпуске: #7(163)/2025
DOI: 10.18698/2308-6033-2025-7-2457
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Представлен процесс совершенствования математического аппарата для описания напряженно-деформированного состояния конструкций из структурно-неоднородных материалов и моделирования процессов их деформирования под нагрузкой. Применен структурно-феноменологический подход к построению моделей деформирования материалов. Предложены определяющие уравнения в виде численно-аналитической модели, устанавливающей зависимость между компонентами тензора макродеформаций и компонентами тензора макронапряжений. Геометрия поверхности раздела компонентов (связующего и включений) описывается посредством структурной модели представительного объема материала, которая может быть построена на основе математического аппарата дифференциальной геометрии. Неоднородное напряженно-деформированное состояние представительного элемента объема материала воспроизводится посредством численного моделирования с применением метода конечных элементов при решении краевой задачи для системы уравнений упругости. При этом граничные условия определяются компонентами тензоров макродеформаций и макронапряжений, характеризующих усредненные по представительному объему величины деформаций и напряжений. Построенная численно-аналитическая модель в явном виде учитывает структурную неоднородность материала, поэтому ее можно именовать структурно-феноменологической моделью.
EDN FIXNKI
Литература
[1] Харитонов А.М. Структурно-имитационное моделирование в исследованиях свойств цементных композитов: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук : 05.23.05. Санкт-Петербург, 2009, 364 с.
[2] Лисина С.А. Континуальные и структурно-феноменологические модели в механике сред с микроструктурой: Дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.02.04. Нижний Новгород, 2009, 116 с.
[3] Небогина Е.В. Разработка структурной феноменологической модели неупругого деформирования и разрушения материалов со сложными реологическими свойствами: Автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. Самара, 2000, 22 с.
[4] Шапиевский Д.В. Разработка структурно-феноменологических моделей микронеоднородных нелинейно упругих материалов в условиях ползучести: Дис. … канд. физ.-мат. наук. Самара, 2007, 16 с.
[5] Радченко В.П., Небогина Е.В., Басов М.В. Структурно-феноменологический подход к описанию полной диаграммы упругопластического деформирования. Изв. вузов. Машиностроение, 2000, № 5–6, с. 3–13.
[6] Стружанов В.В. О построении структурной модели материала по результатам макроэксперимента. Вестник Самарск. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2009, № 1 (19), с. 283–286.
[7] Победря Б.Е. Механика композиционных материалов. Москва, Изд-во Моск. ун-та, 1984, 336 с.
[8] Канатников А.Н., Крищенко А.П. Аналитическая геометрия. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002, 388 с.
[9] Зенкевич О. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. Пер. с англ. Москва, Недра, 1974.
[10] Bazant Z.P. Microplane model for strain controlled inelastic behavior. Int. conference on constitutive equations for engineering materials: Theory and application. Tuscon, Arizon, USA, 10–14, Jan 1983.
[11] Димитриенко Ю.И., Кашкаров А.И. Конечно-элементный метод для вычисления эффективных характеристик пространственно-армированных композитов. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2002, № 2, с. 95–107.