МЕТОДИКА ЧИСЛЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ КИРПИЧНОЙ КЛАДКИ С УЧЕТОМ ФРАГМЕНТАЦИИ

Аннотация

Излагается методика численного решения трехмерной задачи нестационарного деформирования и накопления повреждений в кирпичной кладке. Определяющая система уравнений формулируется в переменных Лагранжа. Уравнения движения выводятся из баланса мощности виртуальной работы. Кинематические соотношения определяются в метрике текущего состояния. Кирпичная кладка моделируется как континуальная разномодульная среда, свойства которой зависят от вида напряженно-деформированного состояния и текущего уровня поврежденности материала. Для расчета фрагментации кирпичной кладки применяется упрощенная модель, учитывающая деформируемость швов, прочность кирпича и раствора на растяжение и сдвиг, а также контактное взаимодействие фрагментов кладки. Для решения задачи применяется моментная схема метода конечных элементов и явная конечно-разностная схема интегрирования по времени типа «крест». Дискретизация расчетной области основана на восьмиузловых конечных элементах с полилинейной аппроксимацией скорости перемещений. Для верификации конечно-элементной методики рассматривается задача деформирования и разрушения блока кирпичной кладки при взрывном нагружении. Результаты численного решения задачи сопоставлены с экспериментальными данными по форме разрушения кладки и перемещению ее центра. Хорошее соответствие экспериментальным данным подтвердило достоверность результатов расчетов и эффективность разработанной методики численного решения.

Ключевые слова: кирпичная кладка, динамическое воздействие, накопление повреждений, фрагментация, метод конечных элементов.