ОЦЕНКА КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ВНЕДРЕНИИ УДАРНИКА В ПРОЧНЫЙ ГРУНТ

Аннотация

Получены конечные формулы для оценки контактных напряжений при внедрении жесткого ударника в грунт при учете трения в рамках модели локального взаимодействия. При динамическом деформировании грунта учитывается его объемная сжимаемость, сопротивление сдвигу и начальная прочность. Полученные оценки сопротивления внедрению ударника в грунт основаны на квадратичной зависимости нормального к поверхности ударника напряжения от скорости удара. Впервые получены конечные выражения для коэффициентов трехчленной аппроксимации в зависимости от экспериментально определяемых физико-механических параметров грунта - динамической диаграммы сжимаемости (ударной адиабаты) и зависимости предела текучести от давления. Ударная сжимаемость среды описывается на основе адиабаты Гюгонио - линейной связи скорости ударной волны и массовой скорости частиц среды за фронтом ударной волны. Пластическое деформирование подчиняется критерию текучести Мора - Кулона с ограничением на предельную величину максимальных касательных напряжений в соответствии с критерием Треска - условие пластичности Мора - Кулона - Треска.

Используется полученное ранее аналитическое решение одномерной задачи о расширении сферической полости с постоянной скоростью из точки в полупространстве, занимаемом пластической грунтовой средой. Также применяется формула для определения критического давления - минимального давления, необходимого для образования полости при учете внутреннего трения в рамках критерия текучести Мора - Кулона, - обобщающая известное решение для упруго-идеально-пластической среды с критерием Треска.

Проведена верификация полученных формул путем сравнения с известными данными экспериментов по внедрению стального конического ударника в мерзлый песчаный грунт. Показано, что отличие результатов расчетов и экспериментов не превышает 10%