Гайджуров Петр Павлович, профессор кафедры «Техническая механика», доктор технических наук
344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Савельева Нина Александровна, старший преподаватель кафедры «Техническая механика»
344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Труфанова Елена Васильевна, доцент кафедры «Техническая механика» , кандидат технических наук
344003, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Introduction. The concept of estimating the dynamic parameters of the “base — weakened layer — block” system is proposed, taking into account the physical nonlinearity of the material and the kinematic method of excitation of vibrations. In accordance with this approach, the physical nonlinearity of the base and block material is considered using the Drucker- Prager model. The weakened layer is modeled by 3D spring finite elements. The verification procedure of the proposed methodology is carried out on the example of the dynamic calculation of the “base — weakened layer — slope” system.
Materials and Methods. The computational experiments were performed using the ANSYS Mechanical software package in combination with a nonlinear solver based on the Newton-Raphson procedure. SOLID45 volumetric finite elements were used to discretize the computational domains. Combined elastic-viscous elements COMBIN14 were used to simulate the displacement of the block relative to the fixed base.
Results. An engineering technique for the dynamic analysis of the stress-strain state of the “base — weakened layer — block” spatial system with kinematic method of excitation of vibrations is developed. The accuracy and convergence of the proposed method is investigated using specific numerical examples.
Discussion and Conclusion. Based on the mathematic simulation performed, it is shown that the developed technique provides assessing the risks of the occurrence of real landslide processes caused by external non-stationary impacts.
Введение. Предложена концепция оценки динамических параметров системы «основание — ослабленный слой — блок» с учетом физической нелинейности материала при кинематическом способе возбуждения колебаний. В соответствии с данным подходом учет физической нелинейности материала основания и блока осуществляется с помощью модели Друкера-Прагера. Ослабленный слой моделируется 3D пружинными конечными элементами. На примере динамического расчета системы «основание — ослабленный слой — склон» осуществлена процедура верификации предлагаемой методики.
Материалы и методы. Вычислительные эксперименты выполнены с помощью программного комплекса ANSYS Mechanical в сочетании с нелинейным решателем, базирующемся на процедуре Ньютона-Рафсона. Для дискретизации расчетных областей применены объемные конечные элементы SOLID45. Для моделирования смещения блока относительно неподвижного основания использованы комбинированные упруго-вязкие элементы COMBIN14.
Результаты исследования. Разработана инженерная методика динамического анализа напряженно- деформированного состояния пространственной системы «основание — ослабленный слой — блок» при кинематическом способе возбуждения колебаний. На числовых примерах исследована точность и сходимость предлагаемой методики.
Обсуждение и заключения. На основании выполненного математического моделирования показано, что разработанная методика позволяет оценить риски возникновения реальных оползневых процессов, обусловленных внешними нестационарными воздействиями.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.