Проблема неопределенности параметров прочности при численном моделировании динамического разрушения известняка

Аннотация

Известняк является одним из важнейших конструкционных материалов и при этом представляет большой интерес с механической точки зрения, как природный материал c большой объемной долей пор. Моделирование процесса его разрушения, тем более при высоких скоростях деформации, представляет значительные трудности, обусловленные как сложной внутренней микроструктурой, так и неопределенностью его механических характеристик. Это делает результаты численного моделирования в значительной степени произвольными и оторванными от конкретного эксперимента. Структурные и микроструктурные наблюдения могут оказать существенную поддержку проводимым численным исследованиям. В работе демонстрируется ряд существенно трехмерных эффектов, возникающих при численном моделировании динамического нагружения известняковых образцов в стержнях Гопкинсона-Кольского. Исследуются различные моды разрушения образцов пористого известняка и соответствующие им деформационные кривые. Показано, что макроскопические трехмерные эффекты переотражения ударных волн от свободных поверхностей образца и обусловленные ими смены моды разрушения в условиях общей неопределённости механических характеристик материала в ряде случаев могут значительно превосходить более тонкие микроструктурные эффекты. При этом, именно смена моды разрушения может помочь в определении параметров материала близких к экспериментальным.