vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Buildingvestniktgasu-189Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯBUILDING AND CONSTRUCTIONМодель динамического разрушения обыкновенного глиняного кирпичаModel of Dynamic Fracture of Ordinary Loam BrickБеловНиколай НиколаевичBelovNikolai N.n.n.belov@mail.ruЮговНиколай ТихоновичYugovNikolai T.n.t.yugov@mail.ruКопаницаДмитрий ГеоргиевичKopanitsaDmitriy G.kopanitsa@mail.ruЮговАлексей АлександровичYugovAleksei A.yugalex@mail.ruСтукановАнатолий ЛеонидовичStukanovAnatoliy L.ingrafika@mail.ruУсеиновЭмиль СейрановичUseinovEmil S.useinov_em@mail.ruРышковАртем ВикторовичRyshkovArtem V.rav.tomsk@mail.ruТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian Federation201621022018048194Copyright © Белов Н.Н., Югов Н.Т., Копаница Д.Г., Югов А.А., Стуканов А.Л., Усеинов Э.С., Рышков А.В., 20182018Белов Н.Н., Югов Н.Т., Копаница Д.Г., Югов А.А., Стуканов А.Л., Усеинов Э.С., Рышков А.В.Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Yugov A.A., Stukanov A.L., Useinov E.S., Ryshkov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/189

Предложена математическая модель, описывающая в рамках механики сплошной среды процессы деформирования и разрушения материала обыкновенного глиняного кирпича в условиях ударно-волнового нагружения. Модель реализована в пакете вычислительных комплексов «РАНЕТ-3», позволяющем проводить решение задач удара и взрыва в полной трехмерной постановке модифицированным на решении динамических задач методом конечных элементов. Проведен расчет на прочность кирпича марки М100 при ударе падающей с высоты 1 м стальной пластины массой 197 кг.

The paper presents the mathematical model of the dynamic fracture of an ordinary loam brick under shock-wave loading. This mathematical model is implemented using the RANET-3 software package allowing 3D simulation of impact and explosion problems using the finite element analysis oriented towards the solution of dynamical problems. The impact strength analysis is given for the type М100 loam brick using a steel plate 197 kg weight dropped from 1 m height.

ударно-волновое нагружениекирпичдинамическое разрушениематематическое моделированиеshock-wave loadingbrickdynamic fracturemathematical modelingReferencesМодель динамического разрушения мелкозернистого бетона / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, А.А. Югов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2005. - № 1. - С. 14-21.Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Yugov A.A. Model' dinamicheskogo razrushenija melkozernistogo betona [Model of dynamic fracture of fine concrete]. Vestnik TSUAB. 2005. No. 1. Pp. 14–21. (rus)Расчетно-экспериментальный метод анализа динамической прочности элементов железобетонных конструкций / Н.Н. Белов, О.В. Кабанцев, Д.Г. Копаница, Н.Т. Югов. - Томск : STT, 2004. - 466 с.Belov N.N., Kabantsev O.V., Kopanitsa D.G., Yugov N.T. Raschetno-eksperimental'nyj metod analiza dinamicheskoj prochnosti jelementov zhelezobetonnyh konstrukcii [Design and experiment analysis of dynamic strength of reinforced concrete structures]. Tomsk : STT Publ., 2004. 466 p. (rus)Расчет железобетонных конструкций на взрывные и ударные нагрузки / Н.Н. Белов, Д.Г. Копаница, О.Г. Кумпяк, Н.Т. Югов. - Northampton; Томск : STT, 2008. - 292 с.Belov N.N., Kopanitsa D.G., Kumpyak, O.G., Yugov, N.T. Raschet zhelezobetonnyh konstrukcij na vzryvnye i udarnye nagruzki [Explosive and impact strength analysis of reinforced concrete structures]. Northampton; Tomsk : STT Publ., 2008. 292 p. (rus)Расчет прочности конструкций из бетонных и железобетонных плит при высокоскоростном ударе / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, А.А. Югов // ПМТФ, 2005. -Т. 46. - № 3. - С. 165-173.Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Yugov A.A. Raschet prochnosti konstrukcij iz betonnyh i zhelezobetonnyh plit pri vysokoskorostnom udare [Strength analysis of concrete and reinforced concrete slabs at high velocity impact]. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2005. V. 46. No. 3. Pp. 165–173. (rus)Разрушение бетонных и железобетонных плит при высокоскоростном ударе / С.А. Афанасьева, Н.Н. Белов, Д.Г. Копаница [и др. ] // Доклады Академии наук. - 2005. - Т. 401. - № 2. - С. 185-188.Afanas'eva S.A., Belov, N.N., Kopanitsa D.G., et al. Razrushenie betonnyh i zhelezobetonnyh plit pri vysokoskorostnom udare [Fracture of concrete and reinforced concrete slabs at high velocity impact]. Reports of Russian Higher Education Academy of Sciences. 2005. V. 401. No. 2. Pp. 185–188. (rus)Расчет прочности железобетонных плит при высокоскоростном ударе / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, С.А. Афанасьева, А.А. Югов, П.В. Дзюба // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2004. - № 1. -С. 71-80.Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Afanas'eva S.A., Yugov A.A., Dzyuba P.V. Raschet prochnosti zhelezobetonnyh plit pri vysokoskorostnom udare [Strength analysis of concrete slab under high-speed impact]. Vestnik TSUAB. 2004. No. 1. Pp. 71–80. (rus)Математическое моделирование процессов динамического разрушения бетона / Н.Н. Белов, П.В. Дзюба, О.В. Кабанцев, Д.Г. Копаница, А.А. Югов, Н.Т. Югов // Механика твердого тела. - 2008. - № 2. - С. 124-133.Belov N.N., Dzyuba P.V., Kabantsev O.V., Kopanitsa D.G., Yugov A.A., Yugov N.T. Matematicheskoe modelirovanie processov dinamicheskogo razrushenija betona [Mathematical modeling of dynamic fracture of concrete]. Rigid Body Mechanics. 2008. No. 2. Pp. 124–133. (rus)Разрушение хрупких материалов в условиях неоднократного ударного нагружения / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, О.В. Кабанцев, Ю.А. Бирюков, А.А. Югов, А.Н. Овечкина // Механика композиционных материалов и конструкций. - 2007. -Т. 13. - № 1. -С. 57-70.Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Kabantsev O.V., Birjukov Yu.A., Yugov A.A., Ovechkina A.N. Razrushenie khrupkikh materialov v usloviyakh neodnokratnogo udarnogo nagruzheniya [Fracture of brittle materials under repeated impact loading]. Journal on Composite Mechanics and Design. 2007. V.13. No. 1. Pp. 57–70. (rus)Хорошилова, А.Н. Исследование прочности железобетонных колонн на повторный поперечный удар / А.Н. Хорошилова // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2008. - № 1. - С. 97-109.Horoshilova A.N. Issledovanie prochnosti zhelezobetonnyh kolonn na povtornyj poperechnyj udar [Transverse strength analysis of reinforced concrete columns]. Vestnik TSUAB. 2008. No. 1. Pp. 97–109. (rus)Математическое моделирование динамической прочности конструкционных материалов / Н.Н. Белов, Д.Г. Копаница, Н.Т. Югов. - М. : Изд-во АСВ, 2013. - 562 с.Belov N.N., Kopanitsa D.G., Yugov N.T. Matematicheskoe modelirovanie dinamicheskoj prochnosti konstrukcionnyh materialov [Mathematical modeling of dynamic strength of structural materials]. Moscow : ASV Publ., 2013. 562 p. (rus)Исследование прочности моделей стальных трубобетонных и железобетонных колонн на неоднократный торцевой удар падающего груза расчетно-экспериментальным методом / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, С.Л. Капарулин, А.А. Югов, Р.С. Мамцев // Механика композиционных материалов и конструкций. - 2010. -Т. 16. - № 2. - С. 181-190.Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Kaparulin S.L., Yugov A.A., Mamtsev R.S. Issledovanie prochnosti modelej stal'nyh trubobetonnyh i zhelezobetonnyh kolonn na neodnokratnyj torcevoj udar padajushhego gruza raschetno-jeksperimental'nym metodom [End impact analysis of steel pipe-concrete models and concrete columns]. Journal on Composite Mechanics and Design. 2010. V. 16. No. 2. Pp. 181–190. (rus)Расчет прочности железобетона на ударные нагрузки / Н.Н. Белов, О.В. Кабанцев, А.А. Коняев, Д.Г. Копаница, В.Ф. Толкачев, А.А. Югов, Н.Т. Югов // ПМТФ, 2006. -Т. 47. - № 6. - С. 165-173.Belov N.N., Kabantsev O.V., Konjaev A.A., Kopanitsa D.G., Tolkachev V.F., Yugov A.A., Yugov N.T. Raschet prochnosti zhelezobetona na udarnye nagruzki [Impact load analysis of reinforced concrete]. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2006. V. 47. No. 6. Pp. 165–173. (rus)Компьютерное моделирование динамики высокоскоростного удара и сопутствующих физических явлений / Н.Н. Белов, В.Н. Демидов, Л.В. Ефремова, А.В. Жуков, А.П. Николаев, В.Г. Симоненко, В.Г. Трушков, М.В. Хабибуллин, И.Е. Шиповский, В.Б. Шуталев // Изв. вузов. Физика. - 1992. - № 8. - С. 5-48.Belov N.N., Demidov V.N., Efremova L.V., Zhukov A.V., Nikolaev A.P., Simonenko V.G., Trushkov V.G., Habibullin M.V., Shipovskij I.E., Shutalev V.B. Komp'juternoe modelirovanie dinamiki vysokoskorostnogo udara i soputstvujushhih fizicheskih javlenij [Computer simulation of dynamics of high-speed impact and related physical phenomena]. Russian Physics Journal. 1992. No. 8. Pp. 5–48. (rus)Динамика высокоскоростного удара и сопутствующие физические явления / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, А.А. Югов. - Northampton; Томск : STT, 2005. - 360 с.Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Yugov A.A. Dinamika vysokoskorostnogo udara i soputstvujushhie fizicheskie javlenija [Dynamics of high-speed impact and related physical phenomena]. Northampton, Tomsk : STT Publ., 2005. 360 p. (rus)Расчет прочности сталефибробетонных плит на высокоскоростной удар модельным снарядом / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, А.А. Югов, Е.В. Черникова, А.М. Устинов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2014. - № 2. - С. 60-71.Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Yugov A.A., CHernikova E.V., Ustinov A.M. Raschet prochnosti stalefibrobetonnyh plit na vysokoskorostnoj udar model'nym snaryadom [Strength analysis for steel fiber-concrete slabs under shock-wave exposure]. Vestnik TSUAB. 2014. No. 2. Pp. 60–71. (rus)Модель динамического разрушения фибробетона / Н.Н. Белов, Н.Т. Югов, Д.Г. Копаница, В.С. Плевков, А.А. Югов, В.В. Шашков, К.Л. Кудяков, А.М. Устинов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2014. - № 5. - С. 63-76.Belov N.N., Yugov N.T., Kopanitsa D.G., Plevkov V.S., Yugov A.A., Shashkov V.V., Kudyakov K.L., Ustinov A.M. Model' dinamicheskogo razrusheniya fibrobetona [Dynamic fracture model of fiber reinforced concrete]. Vestnik TSUAB. 2014. No. 5. Pp. 63–76. (rus)Копаница, Д.Г. Экспериментальные исследования фрагментов кирпичной кладки на действие статической и динамической нагрузки / Д.Г. Копаница, О.В. Кабанцев, Э.С. Усейнов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2012. - № 4. - С. 157-178.Kopanitsa D.G. Kabantsev O.V., Useinov E.S. Ehksperimental'nye issledovaniya fragmentov kirpichnoj kladki na dejstvie staticheskoj i dinamicheskoj nagruzki [Experimental studies of masonry fragments under static and dynamic loads]. Vestnik TSUAB. 2012. No. 4. Pp. 157–178. (rus)Экспериментальные исследования облегченной кирпичной кладки на центральное и внецентренное нагружение / Ж.С. Нугужинов, Д.Г. Копаница, Ю.Е. Кошарнова, А.М. Устинов, Э.С. Усеинов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2016. - № 2 (55). - С. 107-116.Nuguzhinov Zh.S., Kopanitsa D.G., Kosharnova Ju.E., Ustinov A. M., Useinov E.S. Eksperimental'nye issledovaniya oblegchennoi kirpichnoi kladki na tsentral'noe i vnetsentrennoe nagruzhenie [Experimental research of hollow masonry under centric and eccentric loads]. Vestnik TSUAB. 2016. No. 2. Pp. 107–116. (rus)Баженов, Ю.М. Бетон при динамическом нагружении / Ю.М. Баженов. - М. : Изд-во литературы по строительству, 1970. - 272 с.Bazhenov Yu.M. Beton pri dinamicheskom nagruzhenii [Concrete under dynamic loading]. Moscow : Stroyizdat Publ., 1970. 272 p. (rus)Югов, Н.Т. Расчет адиабатических нестационарных течений в трехмерной постановке РАНЕТ-3 / Н.Т. Югов, Н.Н. Белов, А.А. Югов // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 201061 1042. - М., 2010.Yugov N.T., Belov N.N., Yugov A.A. Raschet adiabaticheskih nestacionarnyh techenij v trehmernoj postanovke RANET-3 [3D model of adiabatic nonstationary flow using RANET-3]. Federal'naja sluzhba po intellektual'noj sobstvennosti, patentam i tovarnym znakam. Svidetel'stvo o gosudarstvennoj registracii programm dlja EVM N 201061 1042, Moscow, 2010 (rus)Сжимаемость горных пород в ударных волнах. / Р.Ф. Трунин, Г.В. Симаков, И.П. Дудоладов, Г.С. Телегин, И.П. Трусов // Свойства конденсированных веществ при высоких давлениях и температурах. - Арзамас-16 : ВНИИЭФ, 1992. - С. 249-256.Trunin R.F., Simakov G.V., Dudoladov I.P., Telegin G.S., Trusov I.P. Szhimaemost' gornyh porod v udarnyh volnah [Compressibility of rocks in shock waves]. Svojstva kondensirovannyh veshchestv pri vysokih davleniyah i temperaturah [The properties of condensed matter at high pressures and temperatures]. Arzamas-16 : VNIIEHF, 1992. Pp. 249–256. (rus)Трунин, Р.Ф. Исследования экстремальных состояний конденсированных веществ методом ударных волн. Уравнения Гюгонио / Р.Ф. Трунин. - Саров : РФЯУ-ВНИИЭФ, 2006. - 286 с.Trunin R.F. Issledovaniya ehkstremal'nyh sostoyanij kondensirovannyh veshchestv metodom udarnyh voln. Uravneniya Gyugonio [Studies of extreme states of condensed matter by shock waves. Hugoniot equation]. Sаrov : RFYAU-VNIIEHF Publ., 2006. 286 p. (rus)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.