ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО СЛОЯ ПРИ СЖАТИИ

  • 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
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.

Опубликован
2018-09-15