Механика деформируемого твердого тела 

DOI: http://www.dx.doi.org/10.24866/2227-6858/2019-4-1

УДК 691.327,539.421 

М.В. Полоник, Н.В. Макарова, А.А. Манцыбора

ПОЛОНИК МАРИНА ВАСИЛЬЕВНА – к.ф.-м.н., старший научный сотрудник
лаборатории механики необратимого деформирования, AuthorID:15247,
SPIN: 7514-1741, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4092-8957,
ResercherID: O-4516-2014, ScopusID: 7801553197, e-mail: polonik@mail.ru
МАКАРОВА НАТАЛЬЯ ВАЛЕНТИНОВНА – к.т.н., старший научный сотрудник
лаборатории механики необратимого деформирования ИАПУ ДВО РАН 
(доцент кафедры строительных конструкций и материалов 
Инженерной школы ДВФУ), AuthorID:159898, SPIN: 5587-4462,
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2581-8066, ResercherID: Q-2525-2016, 
ScopusID: 35610298200, e-mail: maknat@bk.ru
МАНЦЫБОРА АЛЕКСАНДР АНАТОЛЬЕВИЧ – к.ф.-м.н., младший научный сотрудник
лаборатории нелинейной динамики деформирования,
AuthorID: 15243, SPIN: 6054-4614, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5060-5436, 
ResercherID: Q-3189-2016, ScopusID: 57118151200, e-mail: manzubor@iacp.dvo.ru
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН
Радио ул., 5, Владивосток, Россия, 690041

Численное моделирование абразивного износа
цементных зернистых композитов
с использованием экспериментальных данных

Аннотация: Обобщены проведенные ранее авторами предлагаемой статьи экспериментальные работы и численные расчеты для определения влияния технологических параметров на износостойкость бетона. Получены новые данные моделирования зависимости напряженно-деформированного состояния поверхности от геометрических параметров и механических свойств материала. Особое внимание уделено этапу, предшествующему разрушению, – как следствию взаимодействия между цементной матрицей и зернами заполнителя в приповерхностном слое, сопоставимом с размерами крупного заполнителя. Численные расчеты проводились методом конечных элементов с использованием программного обеспечения ANSYS. Анализ результатов показал, что в материале со слабой цементной матрицей и большим расстоянием между зернами заполнителя разрушение начинается на поверхности. И, наоборот, при увеличении размера зерна и достаточно прочной матрице разрушение будет происходить на определенном расстоянии от поверхности, сравнимом с размером зерна, что подтверждается ранее выполненными экспериментами. Дальнейшие исследования с использованием предложенной методики численного моделирования позволят, в первую очередь, материаловедам создавать износостойкие бетонные композиции, а конструкторам уже на стадии проектирования прогнозировать процесс накапливания повреждений изнашиваемых поверхностей в процессе всего срока эксплуатации строительных сооружений.
Ключевые слова: трибология, механика контактного взаимодействия, композитные материалы, истирание, бетон, разрушение, численное моделирование.

Скачать статью в формате PDF

Mechanics of Deformable Solids   
DOI: http://www.dx.doi.org/10.24866/2227-6858/2019-4-1

Polonik M., Makarova N., Mantсybora A.

MARINA POLONIK, Candidate of Physics and Mathematics Sciences,
Laboratory of Irreversible Deformation, AuthorID: 15247, SPIN: 7514-1741,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4092-8957, ResercherID: O-4516-2014, 
ScopusID: 7801553197, e-mail: polonik@mail.ru
NATALIA MAKAROVА, Candidate of Engineering Sciences, Laboratory of Irreversible Deformation,
AuthorID: 159898, SPIN: 5587-4462, ResercherID: Q-2525-2016,
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2581-8066, ScopusID: 35610298200, e-mail: maknat@bk.ru
ALEXANDER MANTСYBORA, Candidate of Physics and Mathematics Sciences,
Junior Researcher, Laboratory of Nonlinear Deformation Dynamics, AuthorID: 15243, 
SPIN: 6054-4614, ResercherID: Q-3189-2016, ScopusID: 57118151200, 
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5060-5436, e-mail: manzubor@iacp.dvo.ru
Institute of Automation and Control Processes of Far Eastern Branch of RAS
Radio St. 5, Vladivostok, Russia, 690041

Numerical simulation of abrasive wear of cemented
granular composite using experimental data

Abstract: The new data is presented and the results are summarized of earlier experimental research and numerical calculations to determine the effects of technological parameters on abrasion resistance of concrete. The dependence of the near-surface stress-strain condition on the geometric and mechanical parameters is analyzed. Particular attention is paid to the stages preceding the destruction of the adhesion interaction between cement matrix and grains. The ANSYS software was used for the numerical calculations. This numerical model may be helpful for understanding heterogeneous material behavior in terms of wear, depending on structure, geometrical characteristics, material mechanical properties and interactions occurring in the near surface layer. The developed model and the obtained results can be used to predict the process of damage accumulation at wear surfaces during the life-cycle of building structures.
Keywords: tribology, the mechanics of contact interaction, composite materials, abrasion, concrete, structure deterioration, numerical modeling.