Краус А.Е., Бузюркин А.Е., Шабалин И.И., Краус Е.И. «Идентификация свойств и величины предельного откольного разрушения гетерогенных материалов в динамических процессах» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 27, № 1, с. 64-80 (2024)

Представлены результаты расчетов ударно-волнового нагружения гетерогенных материалов, выполненных по трем моделям, а именно: гомогенная модель сплава с параметрами, полученными из экспериментов; модель аддитивного приближения с параметрами, вычисленными по константам компонентов и их концентрациям; дискретная численная модель, построенная случайным разбросом компонентов по объему образца согласно их концентрациям. Для верификации вычислительных схем проведены расчеты ударно-волнового нагружения гомогенных материалов. Построены ударные адиабаты и проведено сравнение с экспериментальными данными, которое показало отклонение результатов расчета менее 5% от данных экспериментов. Проведена серия расчетов по моделированию откола в гомогенных пластинах и показано, что профиль скорости движения свободной поверхности в результате откола соответствует экспериментальному профилю. Предложено соотношение, определяющее величину предельного откольного напряжения для гетерогенной среды на основе параметров разрушения ее гомогенных составляющих. Используя найденные параметры для гомогенных материалов, проведена серия расчетов ударно-волнового нагружения пластин из никелида титана и кермета из карбида вольфрама и кобальта, построенных на основе гетерогенных моделей. Показана применимость гетерогенных моделей в задачах ударно-волнового нагружения с откольным разрушением, при этом отклонение расчетной скорости свободной поверхности гетерогенной пластины от результатов экспериментальных данных не превышает 10%. Ключевые слова: ударная волна, керамика, гетерогенная среда, откол, деформирование и разрушение

Батуев С.П., Буркин В.В., Дьячковский А.С., Ищенко А.Н., Радченко П.А., Радченко А.В., Саммель А.Ю., Степанов Е.Ю., Чупашев А.В. «Экспериментально-теоретическое исследование взаимодействия космического мусора с экранированными преградами» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 27, № 1, с. 81-91 (2024)

Представлены результаты комплексного исследования высокоскоростного и гиперскоростного взаимодействия стального шара, моделирующего частицу космического мусора, с экранированными преградами. Экспериментальные исследования высокоскоростного взаимодействия стального шара проводились в диапазоне скоростей до 2500 м/с. Полученные данные использовались для верификации математической модели и численного алгоритма. Численное моделирование взаимодействия космического мусора с экранированной преградой проводилось в диапазоне скоростей удара 1400–7000 м/с методом конечных элементов, реализованным в авторском программном комплексе EFES. Предложенный алгоритм разрушения позволяет описывать фрагментацию материала, образование новых контактных границ без искажения расчетной сетки. Исследованы особенности ударно-волновых процессов и разрушения экрана и ударника при различных скоростях взаимодействия. Ключевые слова: высокоскоростное взаимодействие, гиперскоростной удар, модель, разрушение, прочность, ударная волна, волна разгрузки

Будков А.М., Кочарян Г.Г. «Формирование зоны нарушенного материала в окрестности динамического сдвига по разлому в кристаллическом массиве горных пород» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 27, № 1, с. 102-116 (2024)

Многие модели, используемые при анализе процессов динамического распространения сейсмогенных разрывов, основаны на решении классических задач механики трещин. Предполагается, что разлом представляет собой одну из мод трещин сдвига с равномерно распределенным трением и концентрацией напряжений в вершине. Известными теориями механики разрушения процесс формирования зон повреждения по латерали – в направлении, перпендикулярном к плоскости трещины, – не описывается. Данные наблюдений свидетельствуют о наличии в окрестности разлома довольно обширной зоны поврежденного материала – зоны динамического влияния, где материал обладает повышенной трещиноватостью и проницаемостью, сниженными значениями скоростей распространения упругих волн. Корректные оценки свойств и размеров зон динамического влияния крайне важны для построения адекватных моделей подготовки землетрясений. В статье проанализированы закономерности развития и количественные характеристики нарушенной зоны при динамическом распространении разрыва землетрясения и при квазистатической эволюции разлома. Для оценки размеров и механических характеристик зоны примыкающего к разлому материала, динамически нарушенного в результате подвижки вдоль поверхности скольжения, удобно использовать величину второго инварианта девиатора тензора деформаций (интенсивности сдвига). Чтобы поставить в соответствие расчетной величине ту или иную степень нарушенности массива, мы используем данные измерений при крупномасштабных взрывах, сопоставляя их с результатами расчета. Показано, что косейсмическая подвижка по разлому приводит к довольно слабым изменениям свойств вмещающего массива. Хотя снижение скорости продольных волн в окрестности разрыва достигает довольно значительной величины 30–35%, проницаемость возрастает всего лишь примерно втрое, а приращение степени трещиноватости оказывается практически незаметным. Это означает, что изменения свойств массива происходят за счет раскрытия ранее существовавших трещин. Повторные подвижки не изменяют радикально характерные размеры зоны поврежденного материала и его свойства. Сделан вывод, что образование зоны влияния разлома происходит, главным образом, на квазистатической стадии формирования единой магистральной зоны разлома при объединении отдельных макроразрывов. В дальнейшем, сейсмогенные подвижки лишь подновляют существующую трещиноватость. Ключевые слова: разлом, землетрясение, динамический разрыв, разрушение материала, подземный взрыв