Моделирование процесса деформирования и оценка несущей способности системы грунт — тонкостенная конструкция

Оценка состояния, прочности и долговечности тонкостенных полиэтиленовых трубопроводов в грунте в настоящее время является актуальной проблемой. В статье рассмотрена задача численного анализа предельной нагрузки, вызывающей осадку грунта, взаимодействующего с размещенной в нем полиэтиленовой гофрированной трубой. Для описания процесса деформирования использована упруго-вязко-пластическая модель системы грунт — тонкостенная конструкция, учитывающая дилатансию и изменения механических характеристик грунта во времени, а также влияние температуры на механические характеристики полиэтилена. Приведены результаты численных экспериментов, выполненные с использованием разработанного авторами комплекса конечно-элементных программ. В результате исследования выявлены закономерности влияния геометрических и механических характеристик на процесс осадки и предельную нагрузку для системы грунт—полиэтиленовый трубопровод.

Литература

[1] Бережной Д.В., Паймушин В.Н. Математическое моделирование этапов строительства сложных сооружений по трансформирующимся расчетным схемам. Наукоемкие технологии, 2005, т. 6, № 8–9, с. 59–64.

[2] Бережной Д.В., Сагдатуллин М.К., Султанов Л.У. Моделирование деформирования обделки тоннеля метрополитена, расположенной в грунте сложной физической природы. Вестник Казанского технологического университета, 2013, т. 16, № 9, с. 250–255.

[3] Баженов В.Г., Ломунов В.К., Осетров С.Л., Павленкова Е.В. Экспериментально-расчетный метод исследования больших упруго-пластических деформаций цилиндрических оболочек при растяжении до разрыва и построение диаграмм деформирования при неоднородном напряженно-деформированном состоянии. Прикладная механика и техническая физика, 2013, т. 54, № 1(317), с. 116–124.

[4] Султанов Л.У., Бережной Д.В. Математическое моделирование несущей способности грунтовых насыпей. Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, 2013, № 1, с. 117–124.

[5] Гаврюшин С.С., Барышникова О.О, Борискин О.Ф. Численные методы в динамике и прочности машин. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. 492 с.

[6] Abrate S. Criteria for yielding or failure of cellular materials. Journal of Sandwich Structures and Materials, 2008, vol. 10, pp. 5–51.

[7] Ивлев Д.Д. Механика пластических сред. Т. 1: Теория идеальной пластичности. Москва, Физматлит, 2001. 448 с.

[8] Лавров И.Г. Уточнение математической модели напряженного состояния полиэтиленовых труб для расчета при различных температурах. Фундаментальные исследования, 2007, № 1, с. 44–45.

[9] Thomas H.R., Missoum H. Three-dimensional coupled heat, moisture, and air transfer in a deformable unsaturated soil. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 1999, vol. 44, no. 7, pp. 919–943.

[10] Каюмов Р.А., Шакирзянов Ф.Р. Моделирование поведения и оценка несущей способности системы тонкостенная конструкция — грунт с учетом ползучести и деградации грунта. Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки, 2011, т. 153, № 4, с. 67–75.

[11] Каюмов Р.А., Шакирзянов Ф.Р., Шевченко С.Ю. Оценка несущей способности системы конструкция — грунт. Известия КГАСУ, 2012, № 4(22), с. 496–501.

[12] ГОСТ 16338–85. Полиэтилен низкого давления. Москва, Изд-во стандартов, 2008. 35 с.