ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО СЛОЯ ПРИ СЖАТИИ

А.В. Кочетков Kochetkov; Н.В. Леонтьев Leontyev; И.А. Модин Modin; И.А. Турыгина Turygina; Д.Т. Чекмарев Chekmarev

doi:10.32326/1814-9146-2018-80-3-359-367

А.В. Кочетков Kochetkov Научно-исследовательский институт механики Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Российская Федерация
Н.В. Леонтьев Leontyev Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Российская Федерация
И.А. Модин Modin Научно-исследовательский институт механики Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Российская Федерация
И.А. Турыгина Turygina Научно-исследовательский институт механики Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Российская Федерация
Д.Т. Чекмарев Chekmarev Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Российская Федерация

DOI: https://doi.org/10.32326/1814-9146-2018-80-3-359-367

Ключевые слова: слой шариков, симметричный фрагмент, численное моделирование, статика, динамика, деформация, сжатие, нелинейность, необратимость

Аннотация

Насыпные слои из металлических шариков используются в качестве демпфирующих элементов, защищающих конструкции от импульсных воздействий. При высоких параметрах воздействия гранулированные слои деформируются как высокопористые среды, и деформация может быть необратимой. Для моделирования процессов сжатия слоев необходимы знания их деформационных и прочностных характеристик. Проведено численное моделирование квазистатического и динамического нагружения симметричного фрагмента гранулированного слоя для одного из вариантов регулярной упаковки шариков - кубической. Численное моделирование динамического деформирования фрагмента пористого слоя из свинцовых шариков проводилось в вычислительной системе ANSYS по неявной схеме Ньюмарка с автоматическим выбором шага. Контактная задача решалась методом конечных элементов с использованием мультилинейной модели пластичности с кинематическим упрочнением. Для моделирования деформирования кубической упаковки ввиду симметрии достаточно одной восьмой части шарика. Сжатие проводилось абсолютно жесткой плоскостью, движущейся с постоянной скоростью в течение заданного интервала времени. Поведение полученных численных диаграмм сжатия качественно соответствует поведению экспериментальных диаграмм деформирования одноосного сжатия гранулированного слоя из свинцовых шариков при квазистатическом и динамическом нагружении в широком диапазоне нагрузки. Диаграммы носят нелинейный и необратимый характер. Показано, что существенное влияние на отличие поведения квазистатических и динамических диаграмм деформирования пористого слоя оказывают два основных фактора: ограниченное время действия нагружающего импульса в динамическом режиме и отличие динамической диаграммы деформирования базового материала (свинца при высокой скорости деформации) от квазистатической диаграммы.