Моделирование деформирования и разрушения древесины при динамических нагрузках
https://doi.org/10.31675/1607-1859-2026-28-3-203-213
EDN: OBEOJY
Аннотация
Актуальность исследования поведения анизотропных материалов при ударе определяется потребностью в получении знаний об их свойствах и прогнозированием реакции на динамическую нагрузку элементов конструкций, состоящих из анизотропных материалов.
Цель экспериментальные и численные исследования динамической прочности и деформативности древесины сосны в зависимости от направления и скорости действия нагрузки.
Методы. В рамках работы предложена математическая модель поведения древесины при динамических нагрузках, учитывающая анизотропию ее упругих и прочностных свойств. Модель учитывает зависимость прочностных свойств от скорости нагружения и влажности материала. Моделирование проводится в рамках феноменологического подхода механики деформируемого твердого тела в трехмерной постановке, численное моделирование методом конечных элементов.
Результаты. Исследовано влияние ориентации волокон на прогиб образца, выявлена зависимость между направлением и скоростью действия нагрузки и динамической прочностью и деформативностью древесины сосны.
Ключевые слова
математическая модель,
анизотропия,
древесина,
прочность,
динамическое нагружение,
моделирование,
граничные условия
При поддержке: математическая модель и программный комплекс EFES созданы в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW2026-0003.
Об авторах
С. В. Деордиев
Сибирский федеральный университет
Россия
Россия
Деордиев Сергей Владимирович, канд. техн. наук, доцент, Инженерно-строительный институт
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82
П. А. Радченко
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
Россия
Россия
Радченко Павел Андреевич, докт. физ.-мат. наук, доцент
634055, пр. Академический, 2/4
А. В. Радченко
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
Россия
Россия
Радченко Андрей Васильевич, докт. физ.-мат. наук, профессор
634055, пр. Академический, 2/4
Список литературы
1. Радченко, А.В., Радченко, П.А. Ударно-волновые процессы и разрушение в анизотропных материалах и конструкциях. Томск : Изд-во ТГАСУ, 2015. 204 с. ISBN 978-5-93057-672-6. EDN: WNNIFD
2. Ашкенази, Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. Москва : Лесная промышленность, 1978. 224 с.
3. Турковский, С.Б. Разработка и экспериментальные исследования несущих деревянных конструкций на основе соединений с наклонно вклеенными связями : специальность 05.23.01 «Строительные конструкции, здания и сооружения» : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Турковский Станислав Борисович. Москва, 2001. 96 с.
4. Волынский, В.Н. Взаимосвязь и изменчивость показателей физико-механических свойств древесины. 2-е изд. Санкт-Петербург : Лань, 2019. 218 с. ISBN 978-5-8114-1308-9.
5. Леонтьев, Н.Л. Длительное сопротивление древесины. Москва : Гослесбумиздат, 1957. 130 с.
6. Иванов, Ю.М., Славик, Ю.Ю. Оценка длительной прочности древесины при изгибе по результатам кратковременных испытаний // Лесной журнал. 1981. № 2. URL: https://lesnoizhurnal.ru/apxiv/1981/%E2%84%962-1981.pdf (дата обращения: 21.04.2026).
7. Перелыгин, Л.М. Древесиноведение. Москва : Лесная промышленность, 1962, 284 с.
8. Madsen, B. Duration of load test for wet lumber in bending // Foresr Products Journal. 1975. № 5. P. 33–40.
9. Radchenko, P.A., Radchenko, A.V., Batuev, S.P., Kanutkin, A.V. Application of the finite element method to evaluate the effectiveness of spacecraft protective screens // Acta Astronautica. 2025. V. 229. P. 466–470.
10. Reid, S.R., Peng, C. Dynamic uniaxial crushing of wood // International Journal of Impact Engineering. 1997. V. 19. P. 531–570. DOI: 10.1016/S0734-743X(97)00016-X. EDN: AQNWRL
11. Harrigan, J.J., Reid, S.R., Reddy, T.R. Inertial effects on the crushing strength of wood loaded along the grain // Experimental Mechanics. Balkema, Rotterdam. P. 193–198.
12. Severa, L., Buchar, J., Vlach, B., Havlichek, M. Behaviour of wood under dynamic three point bending // Acta Universitatis Agriculturaeet Silvculturae Mendelinae Brunensis. 1999. V. XLVIII. P. 27–32.
13. Buchar, J., Rolc, S., Lisy, J. Schwengmeier, J. Model of wood response to the high velocity of loading // 19th International Symposium of Ballistics. Interlaken, Switzerland, 2001. P. 1447–1453.
14. Большаков, А.П., Балакшина, М.А., Гердюков, Н.Н., Зотов, Е.В., Музыря, А.К., Плотников, А.Ф., Новиков, С.А., Синицын, В.А., Шестаков, Д.И., Щербак, Ю.И. Демпфирующие свойства секвойи, березы, сосны и осины при ударном нагружении // Прикладная механика и техническая физика. 2001. Т. 42. № 2 (246). С. 23–32. EDN: ONTJIB
15. Большаков, А.П., Гердюков, Н.Н., Зотов, Е.В. Исследование влияния скорости нагружения, угла ориентации волокон и температуры на прочностные характеристики березы // ПМТФ. 1998. Т. 39. № 6. С. 153–158.
16. Деордиев, С.В., Копаница, Д.Г., Копаница, Г.Д., Тутатчиков, Р.С. Экспериментальные исследования клеедощатых балок на поперечный изгиб при действии статической и кратковременной динамической нагрузки // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. № 3 (44). С. 96–111.
17. Деордиев, С.В., Копаница, Д.Г., Тутатчиков, Р.С., Бирсенев, А.И. Экспериментальные исследования клеедощатых стоек на продольное сжатие при действии статической и динамической нагрузки // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 6 (53). С. 106–115.
18. Глухих, В.Н. Черных, А.Г. Анизотропия древесины. Технологический аспект. Санкт-Петербург : Изд-во СпбГАСУ, 2013. 240 с.
Рецензия
Для цитирования:
Деордиев С.В., Радченко П.А., Радченко А.В. Моделирование деформирования и разрушения древесины при динамических нагрузках. Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2026;28(3):203-213. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2026-28-3-203-213. EDN: OBEOJY
For citation:
Deordiev S.V., Radchenko P.A., Radchenko A.V. Modeling of Wood Deformation and Destruction under Dynamic Loading. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture. 2026;28(3):203-213. (In Russ.) https://doi.org/10.31675/1607-1859-2026-28-3-203-213. EDN: OBEOJY
Просмотров:
54
JATS XML
Послать статью по эл. почте 