Експериментальне дослідження динамічного деформування структурованого геофізичного середовища
Проведено експериментальне дослiдження процесiв деформування структурованого модельного середовища, утвореного елементами у виглядi куль однакового дiаметра, пiд
 дiєю iмпульсного навантаження. Вiдзначається, що дiаграми деформування такого середовища залежать вiд розмiрiв елементiв структур...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Datum: | 2013 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2013
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/86194 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Експериментальне дослідження динамічного деформування структурованого геофізичного середовища / В.А. Даниленко, С.В. Микуляк, В.О. Поляковський // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 10. — С. 109–115. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860006822804455424 |
|---|---|
| author | Даниленко, В.А. Микуляк, С.В. Поляковський, В.О. |
| author_facet | Даниленко, В.А. Микуляк, С.В. Поляковський, В.О. |
| citation_txt | Експериментальне дослідження динамічного деформування структурованого геофізичного середовища / В.А. Даниленко, С.В. Микуляк, В.О. Поляковський // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 10. — С. 109–115. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Проведено експериментальне дослiдження процесiв деформування структурованого модельного середовища, утвореного елементами у виглядi куль однакового дiаметра, пiд
дiєю iмпульсного навантаження. Вiдзначається, що дiаграми деформування такого середовища залежать вiд розмiрiв елементiв структури та вiд характеру їх взаємодiї. Збiльшення розмiру структурних елементiв призводить до значного пiдвищення значень залишкових деформацiй, а змiна характеру взаємодiї шляхом додавання в середовище флюїду змiнює опуклiсть дiаграми в фазi навантаження. Також було дослiджено особливостi деформування структурованого середовища при багаторазовому навантаженнi. Встановлено, що збiльшення кратностi навантаження призводить до поступового ущiльнення середовища i пiсля 4–5 навантажень дiаграма деформування залишається незмiнною.
Проведено экспериментальное исследование процессов деформирования структурированной
модельной среды, образованной элементами в виде шаров одинакового диаметра, под действием импульсной нагрузки. Показано, что диаграммы деформирования такой среды зависят
от размеров элементов структуры и от характера их взаимодействия. Увеличение размера структурных элементов приводит к значительному повышению значений остаточных деформаций, а изменение характера взаимодействия путем добавления в среду флюида меняет выпуклость диаграммы в фазе нагрузки. Также были исследованы особенности деформирования структурированной среды при многократном нагружении. Установлено, что увеличение кратности нагрузки приводит к постепенному уплотнению среды и после 4–5 нагрузок диаграмма деформирования остается неизменной.
Experimental studies of the deformation of a structured model medium formed by elements in the
form of balls of the same diameter under the impulse loading are performed. It is found that the
stress-strain diagram of such medium depends on the size of structure elements and the nature
of their interaction. Increasing the size of structural elements leads to a significant growth of the
residual strain, and changing the character of interaction by adding a fluid in the medium results
in a change of the diagram convexity in the phase of loading. The deformation characteristics of a
structured medium under repeated loading are investigated. It is found that increasing the multiplicity of a load leads to a gradual consolidation of the environment. But the chart of deformations does not change after 4–5 loadings.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:39:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
10 • 2013
НАУКИ ПРО ЗЕМЛЮ
УДК 550.34
Член-кореспондент НАН України В. А. Даниленко, С.В. Микуляк,
В.О. Поляковський
Експериментальне дослiдження динамiчного
деформування структурованого геофiзичного
середовища
Проведено експериментальне дослiдження процесiв деформування структурованого мо-
дельного середовища, утвореного елементами у виглядi куль однакового дiаметра, пiд
дiєю iмпульсного навантаження. Вiдзначається, що дiаграми деформування такого се-
редовища залежать вiд розмiрiв елементiв структури та вiд характеру їх взаємодiї.
Збiльшення розмiру структурних елементiв призводить до значного пiдвищення зна-
чень залишкових деформацiй, а змiна характеру взаємодiї шляхом додавання в середо-
вище флюїду змiнює опуклiсть дiаграми в фазi навантаження. Також було дослiджено
особливостi деформування структурованого середовища при багаторазовому наванта-
женнi. Встановлено, що збiльшення кратностi навантаження призводить до посту-
пового ущiльнення середовища i пiсля 4–5 навантажень дiаграма деформування зали-
шається незмiнною.
Механiзми деформування структурованих природних середовищ, зокрема сипучих, за свої-
ми особливостями значно вiдрiзняться вiд процесiв деформування однорiдних матерiалiв.
Про це свiдчать експерименти з використанням оптичних методiв [1–6], методу нейтронної
дифракцiї [7] та методiв iз застосуванням замiрювань силових характеристик в окремих
елементах структури [8–10]. Структурованi середовища такого типу мають значно бiльше
внутрiшнiх степенiв вiльностi, мiж якими вiдбувається неперервний процес перерозподiлу
енергiї i це впливає на характер їх деформування. Такий перерозподiл енергiї залежить
вiд структурної будови, форми структурних елементiв, характеру їх взаємодiї, наявностi
флюїдiв та вiд швидкостi деформування тощо.
У даному повiдомленнi експериментально дослiджується вплив розмiрiв елементiв
структури та характеру їх взаємодiї на макрохарактеристики модельного структурованого
середовища, зокрема на дiаграму деформування, при його iмпульсному навантаженнi.
Експериментальнi дослiдження деформування структурованих середовищ проводили на
установцi, яку iлюструє рис. 1. У товстостiнному цилiндрi, закрiпленому на металевiй плитi,
© В. А. Даниленко, С.В. Микуляк, В. О. Поляковський, 2013
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №10 109
Рис. 1. Схематичне зображення установки для дослiдження деформування структурованого середовища:
1 — цилiндр; 2 — плита; 3 — масив куль; 4 — поршень; 5 — ударник
знаходиться масив металевих кульок однакового розмiру з розташованим на ньому порш-
нем. Металевий ударник, падаючи з певної висоти, ударяється об поршень i таким чином
здiйснює iмпульсне навантаження поршня, який, в свою чергу, передає навантаження на
структуроване середовище, що знаходиться в цилiндрi.
Поршень складається з двох частин, мiж якими встановлено датчик сили. Змiщення
поршня реєструється за допомогою датчика — трубки з прорiзом, з одного боку якої вста-
новлений фотоелемент, а з iншого — джерело свiтла. На поршнi закрiплена шторка зi спе-
цiальним профiлем, що частково перекриває свiтловий потiк, який випромiнює джерело.
Фотоелемент формує вiдповiдну електричну напругу, яка надалi реєструється числовим
осцилографом.
Для згладжування iмпульсу навантаження використовували гумову прокладку, розта-
шовану на верхнiй поверхнi поршня, удар по якiй наносився ударником. Необхiднiсть її
використання зумовлена тим, що за реальних умов створити iдеально плоский ударний
фронт надзвичайно складно, оскiльки незначна нерiвнiсть на поверхнi ударника чи поршня
або незначне вiдхилення ударника вiд вертикалi призводить до того, що на осцилограмах
з’являються високочастотнi паразитичнi осциляцiї та, крiм того, використання прокладки
призводить до згладжування iмпульсiв. Це також дає змогу отримувати подiбнi iмпульси
при однакових ударах.
За описаною вище методикою було проведено три серiї дослiджень деформування струк-
турованих середовищ. У першiй — середовище складалося з металевих кульок дiаметром
110 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №10
3 мм, у другiй — це саме середовище було насичене флюїдом (мастилом), у третiй — дослiд-
жувалось деформування кульок дiаметром 5 мм. Кiлькiсть структурних елементiв обирали
з умови рiвних об’ємiв. Найбiльш характернi часовi залежностi початкового навантаження,
деформацiї середовища та вiдповiднi дiаграми деформування демонструє рис. 2. Як видно,
дiаграми деформування масивiв з рiзними структурними елементами мають iстотнi вiд-
мiнностi. Збiльшення розмiру структурних елементiв призводить до значного пiдвищення
значень залишкових деформацiй майже в 1,8 раза.
Наявнiсть у середовищi флюїду змiнює характер його деформування. В цьому ви-
падку значно зменшується коефiцiєнт тертя мiж структурними елементами середовища,
що призводить до збiльшення швидкостi його деформування, а отже, до швидкої пере-
упаковки структурних елементiв i, як наслiдок, — до рiзкого зростання жорсткостi сере-
довища. В результатi взаємодiї поршня з таким середовищем останнiй набуває значного
прискорення в зворотному напрямi. Присутнiсть у середовищi флюїду також впливає на
форму дiаграми деформування: без флюїду стиснення середовища вiдбувається по опук-
лiй кривiй вгору (див. а на рис. 2), при наявностi флюїду — опуклiсть обернена униз
(див. б ).
Слiд вiдзначити, що в окремих випадках характер деформування залежить вiд почат-
кової упаковки масиву. Так, iмовiрне початкове розташування ланцюжкiв куль в одну лi-
нiю, перпендикулярну площинi навантаження, спричинює збiльшення жорсткостi удару.
Поршень пiсля взаємодiї з середовищем рухається в зворотному напрямi. Деформацiї при
навантаженнi такого середовища значно знижуються.
Також було проведено експерименти з деформування гранульованого середовища при
багаторазовому iмпульсному навантаженнi. Згiдно з отриманими результатами, при збiль-
шеннi кiлькостi послiдовних навантажень спостерiгається поступове ущiльнення середови-
ща, що призводить до збiльшення жорсткостi удару. В результатi спостерiгається зростання
амплiтуди початкового iмпульсу i зменшення його тривалостi. Дiаграми деформування, що
побудованi для середовищ iз кульок двох рiзних дiаметрiв й при багаторазовому наван-
таженнi, демонструє рис. 3. З рисунка видно, що зi збiльшенням кратностi навантаження
масиви кульок поступово ущiльнюються, що призводить до зниження їх залишкових де-
формацiй. Незалежно вiд розмiрiв структурних елементiв повне ущiльнення настає при 4–5
навантаженнях. Пiсля повного ущiльнення масиву спостерiгається значний рух поршня
в зворотному напрямi.
Таким чином, нами проведено ряд експериментiв з деформування структурованого мо-
дельного середовища, утвореного елементами у виглядi куль однакового дiаметра. Розгля-
нуто два випадки розмiрiв структурних елементiв: d = 3 мм й d = 5 мм. Отриманi в експери-
ментах дiаграми деформування масивiв iз рiзними структурними елементами мають iстотнi
вiдмiнностi. Збiльшення розмiру структурних елементiв призводить до значного пiдвищен-
ня значень залишкових деформацiй. Проведено також динамiчне деформування структу-
рованого середовища з дiаметром елементiв 3 мм з додаванням невеликої кiлькостi флюїду.
Показано, що присутнiсть у середовищi флюїду також впливає на форму дiаграми дефор-
мування, змiнюючи випуклiсть дiаграми в фазi навантаження.
Експериментально було дослiджено характер деформування структурованого середови-
ща при багаторазовому навантаженнi. Доведено, що збiльшення кратностi навантаження
призводить до поступового ущiльнення середовища. Незалежно вiд розмiрiв структурних
елементiв повне ущiльнення настає при 4–5 навантаженнях, пiсля чого дiаграма деформу-
вання не змiнюється.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №10 111
Рис. 2. Хвильовi процеси при iмпульсному навантаженнi середовища та вiдповiднi дiаграми деформування
масиву.
Масив iз кульок : а — d = 3 мм; б — d = 3 мм з доданням флюїду; в — d = 5 мм
112 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №10
Рис. 3. Дiаграми деформування середовища з кульок дiаметром 5 (а) i 3 мм (б ) при багаторазовому наван-
таженнi; n — кратнiсть навантаження
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №10 113
1. Докукин А.В., Трумбачев В.Ф., Славин О.К. и др. Исследование массива горных пород методами
фотомеханики. – Москва: Наука, 1982. – 272 с.
2. Miller B., O’Hern C., Behringer R.P. Stress fluctuations for continuously sheared granular materials //
Phys. Rev. Lett. – 1996. – 77, No 15. – P. 3110–3113.
3. Behringer R.P., Howell D., Kondica L. et al. Predictability and granular materials // Physica D. – 1999. –
133. – P. 1–17.
4. Losert W., Bosquet L., Lubensky T.C., Gollub J. P. Particle dynamics in shared granular matter // Phys.
Rev. Lett. – 2000. – 85, No 7. – P. 1428–1431.
5. Zhou Y, Wildman R.D., Huntley J.M. Measurement of the mechanical properties of granular packs by
wavelength-scanning interferometry // Proc. R. Soc. A. – 2010. – 466 – P. 789–808.
6. Венгрович Д.Б., Губарь И.Н., Шеремет Г.П. Исследование превращений динамической нагрузки в
неоднородной зернистой среде // Импульсные процессы в механике сплошных сред: Материалы IХ
Междунар. науч. конф., 19–25 сент. 2011 г. – Алушта, 2001. – С. 94–97.
7. Vensrich C.M., Kisi E. H., Zhang J. F. Measurement and analysis of the stress distribution during die
compaction using neutron diffraction // Granular Matter. – 2012. – 14, No 6. – P. 671–680.
8. Даниленко В.А., Бєлiнський I. В., Венгрович Д.Б. та iн. Особливостi хвильових процесiв у геофi-
зичному середовищi при врахуваннi їх структури // Доп. НАН України. – 1996. – № 12. – С. 124–129.
9. Mueth D.M., Jaeger H.M., Nagel S. R. Force distribution in a granular medium // Phys. Rev. E. – 1998. –
57. – P. 3164–3169.
10. Blair D. L., Mueggenburg N.W., Marshall A. H. et al. Force distributions in three-dimensional granular
assemblies: Effects of packing order and interparticle friction // Ibid. – 2001. – 63. – 41304, 8 pp.
Надiйшло до редакцiї 30.04.2013Вiддiлення геодинамiки вибуху Iнституту геофiзики
iм. С. I. Субботiна НАН України, Київ
Член-корреспондент НАН Украины В.А. Даниленко, С.В. Микуляк,
В.А. Поляковский
Экспериментальное исследование динамического деформирования
структурированной геофизической среды
Проведено экспериментальное исследование процессов деформирования структурированной
модельной среды, образованной элементами в виде шаров одинакового диаметра, под дейст-
вием импульсной нагрузки. Показано, что диаграммы деформирования такой среды зависят
от размеров элементов структуры и от характера их взаимодействия. Увеличение разме-
ра структурных элементов приводит к значительному повышению значений остаточных
деформаций, а изменение характера взаимодействия путем добавления в среду флюида ме-
няет выпуклость диаграммы в фазе нагрузки. Также были исследованы особенности дефор-
мирования структурированной среды при многократном нагружении. Установлено, что
увеличение кратности нагрузки приводит к постепенному уплотнению среды и после 4–5
нагрузок диаграмма деформирования остается неизменной.
Corresponding Member of the NAS of Ukraine V.A. Danylenko, S.V. Mykulyak,
V.O. Polyakovskiy
Experimental study of dynamic deformations of a structured
geophysical medium
Experimental studies of the deformation of a structured model medium formed by elements in the
form of balls of the same diameter under the impulse loading are performed. It is found that the
stress-strain diagram of such medium depends on the size of structure elements and the nature
114 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №10
of their interaction. Increasing the size of structural elements leads to a significant growth of the
residual strain, and changing the character of interaction by adding a fluid in the medium results
in a change of the diagram convexity in the phase of loading. The deformation characteristics of a
structured medium under repeated loading are investigated. It is found that increasing the multipli-
city of a load leads to a gradual consolidation of the environment. But the chart of deformations
does not change after 4–5 loadings.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №10 115
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-86194 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:39:30Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Даниленко, В.А. Микуляк, С.В. Поляковський, В.О. 2015-09-09T17:01:52Z 2015-09-09T17:01:52Z 2013 Експериментальне дослідження динамічного деформування структурованого геофізичного середовища / В.А. Даниленко, С.В. Микуляк, В.О. Поляковський // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 10. — С. 109–115. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/86194 550.34 Проведено експериментальне дослiдження процесiв деформування структурованого модельного середовища, утвореного елементами у виглядi куль однакового дiаметра, пiд
 дiєю iмпульсного навантаження. Вiдзначається, що дiаграми деформування такого середовища залежать вiд розмiрiв елементiв структури та вiд характеру їх взаємодiї. Збiльшення розмiру структурних елементiв призводить до значного пiдвищення значень залишкових деформацiй, а змiна характеру взаємодiї шляхом додавання в середовище флюїду змiнює опуклiсть дiаграми в фазi навантаження. Також було дослiджено особливостi деформування структурованого середовища при багаторазовому навантаженнi. Встановлено, що збiльшення кратностi навантаження призводить до поступового ущiльнення середовища i пiсля 4–5 навантажень дiаграма деформування залишається незмiнною. Проведено экспериментальное исследование процессов деформирования структурированной
 модельной среды, образованной элементами в виде шаров одинакового диаметра, под действием импульсной нагрузки. Показано, что диаграммы деформирования такой среды зависят
 от размеров элементов структуры и от характера их взаимодействия. Увеличение размера структурных элементов приводит к значительному повышению значений остаточных деформаций, а изменение характера взаимодействия путем добавления в среду флюида меняет выпуклость диаграммы в фазе нагрузки. Также были исследованы особенности деформирования структурированной среды при многократном нагружении. Установлено, что увеличение кратности нагрузки приводит к постепенному уплотнению среды и после 4–5 нагрузок диаграмма деформирования остается неизменной. Experimental studies of the deformation of a structured model medium formed by elements in the
 form of balls of the same diameter under the impulse loading are performed. It is found that the
 stress-strain diagram of such medium depends on the size of structure elements and the nature
 of their interaction. Increasing the size of structural elements leads to a significant growth of the
 residual strain, and changing the character of interaction by adding a fluid in the medium results
 in a change of the diagram convexity in the phase of loading. The deformation characteristics of a
 structured medium under repeated loading are investigated. It is found that increasing the multiplicity of a load leads to a gradual consolidation of the environment. But the chart of deformations does not change after 4–5 loadings. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Науки про Землю Експериментальне дослідження динамічного деформування структурованого геофізичного середовища Экспериментальное исследование динамического деформирования структурированной геофизической среды Experimental study of dynamic deformations of a structured geophysical medium Article published earlier |
| spellingShingle | Експериментальне дослідження динамічного деформування структурованого геофізичного середовища Даниленко, В.А. Микуляк, С.В. Поляковський, В.О. Науки про Землю |
| title | Експериментальне дослідження динамічного деформування структурованого геофізичного середовища |
| title_alt | Экспериментальное исследование динамического деформирования структурированной геофизической среды Experimental study of dynamic deformations of a structured geophysical medium |
| title_full | Експериментальне дослідження динамічного деформування структурованого геофізичного середовища |
| title_fullStr | Експериментальне дослідження динамічного деформування структурованого геофізичного середовища |
| title_full_unstemmed | Експериментальне дослідження динамічного деформування структурованого геофізичного середовища |
| title_short | Експериментальне дослідження динамічного деформування структурованого геофізичного середовища |
| title_sort | експериментальне дослідження динамічного деформування структурованого геофізичного середовища |
| topic | Науки про Землю |
| topic_facet | Науки про Землю |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/86194 |
| work_keys_str_mv | AT danilenkova eksperimentalʹnedoslídžennâdinamíčnogodeformuvannâstrukturovanogogeofízičnogoseredoviŝa AT mikulâksv eksperimentalʹnedoslídžennâdinamíčnogodeformuvannâstrukturovanogogeofízičnogoseredoviŝa AT polâkovsʹkiivo eksperimentalʹnedoslídžennâdinamíčnogodeformuvannâstrukturovanogogeofízičnogoseredoviŝa AT danilenkova éksperimentalʹnoeissledovaniedinamičeskogodeformirovaniâstrukturirovannoigeofizičeskoisredy AT mikulâksv éksperimentalʹnoeissledovaniedinamičeskogodeformirovaniâstrukturirovannoigeofizičeskoisredy AT polâkovsʹkiivo éksperimentalʹnoeissledovaniedinamičeskogodeformirovaniâstrukturirovannoigeofizičeskoisredy AT danilenkova experimentalstudyofdynamicdeformationsofastructuredgeophysicalmedium AT mikulâksv experimentalstudyofdynamicdeformationsofastructuredgeophysicalmedium AT polâkovsʹkiivo experimentalstudyofdynamicdeformationsofastructuredgeophysicalmedium |