Численное исследование напряженно-деформированного состояния в окрестности горной выработки

А.В. Устюжанова, Г.В. Кравченко

Аннотация


Исследуется напряженно-деформированное состояние в окрестности горной выработки круглого сечения. К однородным горным породам, обладающим достаточной прочностью, возможно применение формул, полученных на основе теории упругости. В рамках плоской деформации рассматривается задача определения полей перемещений и напряжений в прямоугольной области, ослабленной круглым отверстием. Алгоритм численного решения, в основе которого лежит метод конечных элементов, реализован в виде компьютерной программы. Алгоритм построения конечно-элементной сетки позволяет учитывать форму, размеры и расположение отверстия. В процессе численного решения определяются поля перемещений и напряжений. Приведены результаты численных расчетов для отверстий разного диаметра. Исследовано влияние размера отверстия на распределение напряжений в окрестности отверстий. Построены изолинии максимального касательного напряжения, распределение которого применяется для оценки возможности хрупкого разрушения в исследуемой области. Численное моделирование на основе разработанного алгоритма позволяет исследовать напряженно-деформированное состояние в окрестности горной выработки и прогнозировать возможное пластическое поведение и развитие разрушения материала.

Ключевые слова


горная выработка; напряженно-деформированное состояние; упруго-пластический материал; концентрация напряжений; метод конечных элементов

Полный текст:

PDF

Литература


Борисов А.А. Механика горных пород и массивов. - М., 1980.

Шемякин Е.И. Механика горного массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. - №3.

Оловянный А.Г. Механика горных пород. Моделирование разрушений. - СПб., 2012.

Протосеня А.Г., Карасев М.А., Беляков Н.А. Упруго-пластическая задача для выработок различных форм поперечных сечений при условии предельного равновесия Кулона // ФТПРПИ. - 2016. - №1.

Лавриков С.В., Ревуженко А.Ф., Казанцев А.А. Моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород с учетом внутренней структуры и разупрочнения // Актуальные проблемы современного машиностроения : сборник трудов Междунар. науч.-практ. конф. - Томск, 2014.

Черданцев Н.В., Черданцев С.В. Исследование состояния массива горных пород в окрестности выработки, пройденной вблизи геологического нарушения // Вестник Кузбасского гос. техн. ун-та. - 2015. - № 5.

Бодин В.В., Лилин Я.И. Оценка напряженно-деформированного состояния породного массива в окрестности тектонических нарушений с использованием динамических параметров сейсмических волн // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2011. - №2.

Бушманова О.П., Устюжанова А.В. Численное исследование напряженного состояния в окрестности системы горных выработок // Известия Алтайского гос. ун-та. - 2011. - №1/1(69).

Бушманова О.П., Устюжанова А.В. Численное исследование напряженно-деформированного состояния в окрестности системы отверстий и сдвиговых трещин // Известия Алтайского гос. ун-та. - 2012. - №1/1(73).

Мокряков В.В. Применение метода мультипольного разложения для расчета напряженного состояния в бесконечной упругой плоскости, содержащей несколько круговых отверстий // Вычислительная механика сплошных сред. - 2012. - Т 5, №2.

Yang Z., Kim C., Cho C.-B., Beom H.G. The concentration of stress and strain in finite thickness elastic plate containing a circular hole // International Journal of Solids and Structures. - 2008. - №45.

Mohammadi M., Dryden J.R., Jiang L. Stress concentration around a hole in a radially inhomogeneous plate // International Journal of Solids and Structures. - 2011. - №48.

Савин Г.Н. Распределение напряжений около отверстий. - Киев, 1968.

Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. - М., 1975.

Соколовский В.В. Теория пластичности. - М., 1969.

Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. - М., 1975.

Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. - М., 1979.

Гольдштейн Р.В., Кулинич Ю.В., Осипенко Н.М. Разрушение горных пород вблизи отверстия при сжатии. - Препринт. - №778. - М., 2005.


Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2017 Известия Алтайского государственного университета

Архив журнала с 1996 по 2016 гг. расположен на старой версии сайта по адресу: http://izvestia.asu.ru/ru/

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

ISSN 1561-9443; ISSN (Online) 1561-9451