Герцик С.М., Новожилов Ю.В. «Численное моделирование падения массивного ударника на железобетонную балку» Проблемы прочности и пластичности, 82, № 1, с. 5-15 (2020)

Приводятся результаты численного моделирования динамики железобетонной балки, армированной продольными стержнями и поперечными рамами из стержней, под воздействием падения массивного ударника. Для описания динамического поведения материала бетона применяется модель Холмквиста–Джонсона–Кука. Арматура балки моделируется балочными элементами с применением билинейной модели упругопластического материала с изотропным упрочнением. Для связи арматуры и бетона вводятся дополнительные кинематические уравнения, связывающие степени свободы соответствующих узлов балочных и объемных конечных элементов. Математическая модель позволяет вводить дополнительные критерии разрушения для прогноза распространения трещин при растяжении. В качестве критерия разрушения при растяжении приняты давление меньше минимального (разрушение только в зоне растяжения) и превышение пороговой объемной деформации. Разрушение моделируется путем удаления элементов из расчетной схемы при удовлетворении критериев разрушения. Исследуется влияние учета разрушения на отклик балки. Численное моделирование проводится методом конечных элементов с явным интегрированием по времени в системах ЛОГОС и LS-DYNA. Для моделирования бетона используются линейные четырехузловые конечные элементы с одной точкой интегрирования. Ударник моделируется как абсолютно твердое тело с детально описанным ударным торцом. Приводится сравнение полученных результатов расчетов с экспериментальными данными. Демонстрируется, что модель материала Холмквиста–Джонсона–Кука, разработанная для расчетов высокоскоростных соударений, может также применяться и в задачах низкоскоростного соударения.

Баничук Н.В., Иванова С.Ю., Афанасьев В.С. «О поперечных колебаниях продольно движущихся панелей, описываемых гипергеометрическим уравнением» Проблемы прочности и пластичности, 82, № 1, с. 16-23 (2020)

Рассматривается продольное движение материала (неразрезного упругого полотна) между парами закрепленных валков (роликов), прижимающими полотно и вращающимися синхронно. Предполагается, что соседние пары валков расположены на разных уровнях по высоте относительно друг друга, что реализуется, например, в сушильной части бумагоделательной машины в соответствии с технологическими условиями производства. Движущееся полотно моделируется при помощи мембранной неразрезной панели, которая поддерживается системой закрепленных шарнирных опор, реализующих граничные условия простого опирания в концевых точках пролетов панели. Рассмотрение ограничивается одним пролетом. В процессе прямолинейного движения мембранная панель совершает упругие поперечные колебания, которые описываются в системе координат Эйлера. При этом возникающие малые упругие поперечные перемещения панели определяют локальные, кориолисовы и центробежные ускорения. С учетом взаимного расположения шарнирных опор осевое движение мембранной панели является ускоренным и происходит под действием заданного продольного натяжения и аксиальной составляющей гравитационного воздействия. Решение определяющего уравнения динамики панели представляется в форме временных гармоник, и дальнейшее рассмотрение проводится для амплитудной функции возникающих поперечных колебаний. С помощью ряда последовательных преобразований и введения новых вспомогательных переменных определяющее дифференциальное динамическое уравнение для амплитудной функции (поперечных отклонений мембранной панели) приводится к форме гипергеометрического уравнения Гаусса, решение которого получается аналитически в виде гипергеометрических рядов. Полученный результат представляет теоретический интерес и может быть полезным для проведения практических оценок процесса движения материалов

Михайлова Н.В., Смирнов И.В., Шарипова А., Слесаренко В. «Расчет зависимости звукокапиллярного эффекта от частоты ультразвука на основе критерия пороговой кавитации» Проблемы прочности и пластичности, 82, № 1, с. 64-74 (2020)

Рассматривается возможность расчета параметров ультразвукового капиллярного эффекта в зависимости от частоты акустических колебаний в жидкости, в которую помещен капилляр. Согласно экспериментальным данным, интенсификация движения жидкости в капилляре преимущественно связана с образованием и схлопыванием кавитационных полостей у среза капилляра. Поэтому предполагается, что рассматриваемый эффект происходит в результате кавитационных процессов у входа в канал капилляра, при этом кавитационные процессы зависят от частоты ультразвуковых колебаний. Пороговое давление при кавитации, приводящей к подъему жидкости, для заданной частоты ультразвука определяется по критерию инкубационного времени кавитации. Область и количество пузырьков кавитации при рассматриваемом пороговом давлении зависит от частоты ультразвука. Для оценки количества пузырьков в области кавитации используется решение задачи об упаковке равных кругов в больший круг с учетом дистанции влияния пузырьков друг на друга. Высота подъема жидкости рассчитывается исходя из предположения, что за один цикл колебания кавитирующей области звукокапиллярное давление совершит работу по подъему столбика жидкости на определенную высоту за счет энергии схлопнувшихся пузырьков. Используемый подход дает возможность определить пороговую амплитуду акустических колебаний и оценить соответствующее поведение звукокапиллярного давления в диапазоне частот колебаний 7–62 кГц. Указанный диапазон определяется частотными требованиями для соотношения размера области кавитационного процесса и диаметра капилляра. Таким образом, построенная модель ультразвукового капиллярного эффекта учитывает диаметр капилляра и позволяет определить диапазон частот, в котором этот эффект реализуется. Результаты моделирования показали хорошее соответствие с известными экспериментальными данными в воде. Из результатов расчетов по разработанной модели следует, что наибольшее звукокапиллярное давление достигается в диапазоне 10–20 кГц.