Компьютерное моделирование объемной повреждаемости в окрестности горной выработки

Объект исследования – массив горных пород с различными формами поперечного сечения выработки. Целью работы является компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния и объемной повреждаемости в окрестности горной выработки. Ненарушенный горный массив еще до образования выработки обладает начальным напряженно-деформированным состоянием (под собственным весом). Поэтому для определения напряженно-деформированного состояния массива с выработкой следует сначала рассчитать напряженное состояние массива без выработки, а затем учесть его как преднапряженное состояние для массива с выработкой. Оценка степени повреждаемости массива с выработкой проводилась на основе полученных распределений напряжений и деформаций. Расчет объемной повреждаемости производился с помощью модели деформированного твердого тела с опасным объемом. Опасный объем есть ограниченная область, где напряжения или деформации превышают установленный порог. Расчет опасных объемов и объемной повреждаемости проводился в конечно-элементном пакете ANSYS. Для этого была написана программа на языке APDL. Для каждого конечного элемента было рассчитано отношение действующих и предельных деформаций. Элементы, для которых данное отношение превышает единицу, и будут образовывать опасный объем для всей рассматриваемой модели. В итоге имеем список элементов, входящих в состав опасного объема, а также его величину. Разработанный метод оценки повреждаемости в окрестности подземной выработки учитывает различные формы сечения выработки и глубины ее залегания. Обоснована актуальность проведения исследования зон возможных разрушений с применением модели деформированного твердого тела с опасным объемом.

компьютерное моделирование, метод конечных элементов, напряженно-деформируемое состояние, модель деформированного твердого тела с опасным объемом, объемная повреждаемость, горная выработка

1. Журавков М.А., Щербаков С.С., Шемет Л.А. Объемная повреждаемость окрестности горной выработки. Актуальные вопросы машиноведения. 2016;5:184-186.

2. Журавков М.А., Щербаков С.С., Шемет Л.А. Опасные объемы в окрестности выработки в горном массиве. Вестник БелГУТа: наука и транспорт. 2016;1(32):83-90.

3. Оловянный А.Г. Механика горных пород. Моделирование разрушений. С.-Петербург: ООО «Издательско-полиграфическая компания «КОСТА»; 2012.

4. Журавков М.А., Коновалов О.Л., Богдан С.И., Прохоров П.А., Круподеров А.В. Компьютерное моделирование в геомеханике. Минск: БГУ; 2008.

5. Журавков М.А. Фундаментальные решения теории упругости и некоторые их применения в геомеханике, механике грунтов и оснований. Минск: БГУ; 2008.

6. Щербаков С.С., Сосновский Л.А. Механика трибофатических систем. Минск: БГУ; 2011.

7. Журавков М.А., Щербаков С.С., Мармыш Д.Е., Шемет Л.А., Насань О.А. Опасные объемы как мера повреждаемости системы на макро- и микроуровне. Актуальные вопросы машиноведения. 2015;4:237-240.

8. Сосновский Л.А. Механика износоусталостного повреждения. Гомель: БелГУТ; 2007.

9. Сосновский Л.А., Щербаков С.С. Сюрпризы трибофатики. Гомель: БелГУТ; 2005.

10. Bahdanovich A., Bendikiene R., Cesnavicius R., Ciuplys A., Grigas V., Jutas A., Marmysh D., Mazaleuski A., Nasan A., Shemet L., Sherbakov S., Spakauskas K., Sosnovskiy L. Research on Tensile Behaviour of New Structural Material MoNiCa. Materials Science (Medžiagotyra). 2019;25(3):292-296. DOI: 10.5755/j01.ms.25.3.23079.