Applicability of the local interaction model for determining nonlinear-compressible soil resistance to sphere penetration
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2012.5.4.51Keywords:
local interaction model, spherical cavity expansion problem, Grigoryan model, impact adiabat, internal friction, impact, penetration, resistance forceAbstract
The non-stationary processes of impact and penetration of a rigid sphere into nonlinear compressible soil have been investigated taking into account the surface and internal friction of soil. Compressibility of soil is described by the known impact adiabat. The wave mechanism of formation of the force of resistance to penetration of a blunt body of revolution into soil is formulated in relation to the coefficient of lateral earth pressure and the adiabatic impact parameters. A fairly good agreement is achieved between the results of two-dimensional calculations and the local interaction model used to determine the maximum resistance force in the problem of spherical cavity expansion. It is shown that the condition for the applicability of one-dimensional models is violated at the quasi-stationary stage of penetration of spherical projectiles.
Downloads
References
Теория оптимальных аэродинамических форм: Сб. статей / Под ред. А. Миеле. – М.: Мир, 1969. – 508 с.
2. Высокоскоростное взаимодействие тел / Под ред. В.М. Фомина. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. – 600 с.
3. Крайко А.Н., Пудовиков Д.Е., Якунина Г.Е. Теория аэродинамических форм, близких к оптимальным. – М.: ЯНУС-К, 2001. – 132 с.
4. Остапенко Н.А. Тела вращения минимального сопротивления при движении в плотных средах // Успехи механики. – 2002. – № 2. – С. 105-149.
5. Якунина Г.Е. К построению оптимальных пространственных форм в рамках модели локального взаимодействия // ПММ. – 2000. – Т. 64, № 2. – С. 299-309.
6. Аптуков В.Н., Мурзакаев P. Т., Фонаpев А.В. Пpикладная теоpия пpоникания. – М.: Наука, 1992. – 105 с.
7. Сагомонян А.Я. Проникание. − М.: Изд-во МГУ, 1974. − 299 с.
8. Котов В.Л., Линник Е.Ю., Макарова А.А., Тарасова А.А. Анализ приближенных решений задачи о расширении сферической полости в грунтовой среде // Проблемы прочности и пластичности. – 2011. – № 73. – С. 58-63.
9. Баженов В.Г. Котов В.Л., Линник Е.Ю. Оценка силы сопротивления внедрению ударника в грунт на основе решения задачи о расширении сферической полости // Материалы XVIII Международного симпозиума «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» им. А.Г. Горшкова. – М.: ООО «ТР-принт», 2012. – Т. 1. – С. 13-14.
10. Forrestal M.J., Tzou D.Y. A spherical cavity-expansion penetration model for concrete target // Int. J. Solids Struct. – 1997. – V. 34. N. 31-32. – P. 4127-4146.
11. Григорян С.С., Черноусько Ф.Л. Одномерные квазистатические движения грунта // ПММ. – 1961. – Т. 25, № 1. – С. 86-100.
12. Григорян С.С., Черноусько Ф.Л. Задача о поршне для уравнений динамики грунтов // ПММ. – 1961. – Т. 25, № 6. – С. 867-884.
13. Велданов В.А., Марков В.А., Пусев В.И., Ручко А.М., Сотский М.Ю., Федоров С.В. Расчет проникания недеформируемых ударников в малопрочные преграды с использованием данных пьезоакселерометрии // ЖТФ. – 2011. – Т.81, №7. – С. 94-104.
14. Брагов А.М., Баландин В.В., Котов В.Л., Баландин В.В., Линник Е.Ю. Экспериментально-теоретическое исследование движения сферического тела в песчаном грунте // Материалы XVIII Международного симпозиума «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» им. А.Г. Горшкова. – М.: ООО «ТР-принт», 2012. – Т. 1. – С. 32-34.
15. Абузяров М.Х., Кочетков А.В., Крылов С.В., Цветкова Е.В. Численное моделирование детонации и воздействия газокумулятивных зарядов на преграды // Вычисл. мех. сплош. сред. – 2008. – Т. 1, № 2. – С. 5-15.
16. Баландин В.В., Брагов А.М., Крылов С.В., Цветкова Е.В. Экспериментально-теоретическое изучение процессов проникания сфероконических тел в песчаную преграду // Вычисл. мех. сплош. сред. – 2010. – Т. 3, № 2. – С. 15-23.
17. Баженов В.Г., Брагов А.М., Котов В.Л., Кочетков А.В. Исследование удара и проникания тел вращения в мягкий грунт // ПММ. – 2003. – Т. 67, № 4. – С. 686-697.
18. Аптуков В.Н., Ильющенко П.Н., Фонарев А.В. Моделирование трещинообразования в материалах под действием взрывных нагрузок // Вычисл. мех. сплош. сред. – 2010. – Т. 3, №1. – С. 5-12.
19. Баженов В.Г., Козлов Е.А., Крылов С.В. Численное моделирование нелинейных двумерных задач ударного взаимодействия деформируемых сред и конструкций на основе метода С.К. Годунова // Прикладные проблемы прочности и пластичности. Сер. Исследование и оптимизация конструкций. – Горький: Изд-во ГГУ, 1990. – С. 99-106.
20. Абузяров М.Х., Баженов В.Г., Котов В.Л. Кочетков А.В., Крылов С.В., Фельдгун В.Р. Метод распада разрывов в динамике упругопластических сред // ЖВММФ. – 2000. – Т. 40, № 6. – С. 940-953.
21. Баженов В.Г., Зефиров С.В., Кочетков А.В., Крылов С.В., Фельдгун В.Р. Пакет программ «Динамика-2» для решения плоских и осесимметричных нелинейных задач нестационарного взаимодействия конструкций со сжимаемыми средами // Матем. моделирование. – 2000. – Т. 12, № 6. – С. 67-72.
22. Брагов А.М., Баландин В.В., Ломунов А.К., Филиппов А.Р. Методика определения ударной сжимаемости мягких грунтов по результатам обращенных экспериментов // ПЖТФ. – 2006. – Т. 32, № 11. – С. 52-55.
23. Григорян С.С. Новый закон трения и механизм крупномасштабных обвалов и оползней // ДАН. – 1979. Т. 244, № 4. – С. 846-849.
24. Баженов В.Г., Котов В.Л., Баландин В.В., Брагов А.М., Крылов С.В., Цветкова Е.В. Экспериментально-теоретический анализ нестационарных процессов взаимодействия деформируемых ударников с грунтовой средой // ПМТФ. – 2001. – Т. 42, № 6. – С. 190-198.
###
Teoria optimal’nyh aerodinamiceskih form: Sb. statej / Pod red. A. Miele. - M.: Mir, 1969. - 508 s.
2. Vysokoskorostnoe vzaimodejstvie tel / Pod red. V.M. Fomina. - Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, 1999. - 600 s.
3. Krajko A.N., Pudovikov D.E., Akunina G.E. Teoria aerodinamiceskih form, blizkih k optimal’nym. - M.: ANUS-K, 2001. - 132 s.
4. Ostapenko N.A. Tela vrasenia minimal’nogo soprotivlenia pri dvizenii v plotnyh sredah // Uspehi mehaniki. - 2002. - No 2. - S. 105-149.
5. Akunina G.E. K postroeniu optimal’nyh prostranstvennyh form v ramkah modeli lokal’nogo vzaimodejstvia // PMM. - 2000. - T. 64, No 2. - S. 299-309.
6. Aptukov V.N., Murzakaev P. T., Fonapev A.V. Ppikladnaa teopia pponikania. - M.: Nauka, 1992. - 105 s.
7. Sagomonan A.A. Pronikanie. - M.: Izd-vo MGU, 1974. - 299 s.
8. Kotov V.L., Linnik E.U., Makarova A.A., Tarasova A.A. Analiz priblizennyh resenij zadaci o rassirenii sfericeskoj polosti v gruntovoj srede // Problemy procnosti i plasticnosti. - 2011. - No 73. - S. 58-63.
9. Bazenov V.G. Kotov V.L., Linnik E.U. Ocenka sily soprotivlenia vnedreniu udarnika v grunt na osnove resenia zadaci o rassirenii sfericeskoj polosti // Materialy XVIII Mezdunarodnogo simpoziuma <> im. A.G. Gorskova. - M.: OOO <>, 2012. - T. 1. - S. 13-14.
10. Forrestal M.J., Tzou D.Y. A spherical cavity-expansion penetration model for concrete target // Int. J. Solids Struct. - 1997. - V. 34. N. 31-32. - P. 4127-4146.
11. Grigoran S.S., Cernous’ko F.L. Odnomernye kvazistaticeskie dvizenia grunta // PMM. - 1961. - T. 25, No 1. - S. 86-100.
12. Grigoran S.S., Cernous’ko F.L. Zadaca o porsne dla uravnenij dinamiki gruntov // PMM. - 1961. - T. 25, No 6. - S. 867-884.
13. Veldanov V.A., Markov V.A., Pusev V.I., Rucko A.M., Sotskij M.U., Fedorov S.V. Rascet pronikania nedeformiruemyh udarnikov v maloprocnye pregrady s ispol’zovaniem dannyh p’ezoakselerometrii // ZTF. - 2011. - T.81, No7. - S. 94-104.
14. Bragov A.M., Balandin V.V., Kotov V.L., Balandin V.V., Linnik E.U. Eksperimental’no-teoreticeskoe issledovanie dvizenia sfericeskogo tela v pescanom grunte // Materialy XVIII Mezdunarodnogo simpoziuma <> im. A.G. Gorskova. - M.: OOO <>, 2012. - T. 1. - S. 32-34.
15. Abuzarov M.H., Kocetkov A.V., Krylov S.V., Cvetkova E.V. Cislennoe modelirovanie detonacii i vozdejstvia gazokumulativnyh zaradov na pregrady // Vycisl. meh. splos. sred. - 2008. - T. 1, No 2. - S. 5-15.
16. Balandin V.V., Bragov A.M., Krylov S.V., Cvetkova E.V. Eksperimental’no-teoreticeskoe izucenie processov pronikania sferokoniceskih tel v pescanuu pregradu // Vycisl. meh. splos. sred. - 2010. - T. 3, No 2. - S. 15-23.
17. Bazenov V.G., Bragov A.M., Kotov V.L., Kocetkov A.V. Issledovanie udara i pronikania tel vrasenia v magkij grunt // PMM. - 2003. - T. 67, No 4. - S. 686-697.
18. Aptukov V.N., Il’usenko P.N., Fonarev A.V. Modelirovanie tresinoobrazovania v materialah pod dejstviem vzryvnyh nagruzok // Vycisl. meh. splos. sred. - 2010. - T. 3, No1. - S. 5-12.
19. Bazenov V.G., Kozlov E.A., Krylov S.V. Cislennoe modelirovanie nelinejnyh dvumernyh zadac udarnogo vzaimodejstvia deformiruemyh sred i konstrukcij na osnove metoda S.K. Godunova // Prikladnye problemy procnosti i plasticnosti. Ser. Issledovanie i optimizacia konstrukcij. - Gor’kij: Izd-vo GGU, 1990. - S. 99-106.
20. Abuzarov M.H., Bazenov V.G., Kotov V.L. Kocetkov A.V., Krylov S.V., Fel’dgun V.R. Metod raspada razryvov v dinamike uprugoplasticeskih sred // ZVMMF. - 2000. - T. 40, No 6. - S. 940-953.
21. Bazenov V.G., Zefirov S.V., Kocetkov A.V., Krylov S.V., Fel’dgun V.R. Paket programm <> dla resenia ploskih i osesimmetricnyh nelinejnyh zadac nestacionarnogo vzaimodejstvia konstrukcij so szimaemymi sredami // Matem. modelirovanie. - 2000. - T. 12, No 6. - S. 67-72.
22. Bragov A.M., Balandin V.V., Lomunov A.K., Filippov A.R. Metodika opredelenia udarnoj szimaemosti magkih gruntov po rezul’tatam obrasennyh eksperimentov // PZTF. - 2006. - T. 32, No 11. - S. 52-55.
23. Grigoran S.S. Novyj zakon trenia i mehanizm krupnomasstabnyh obvalov i opolznej // DAN. - 1979. T. 244, No 4. - S. 846-849.
24. Bazenov V.G., Kotov V.L., Balandin V.V., Bragov A.M., Krylov S.V., Cvetkova E.V. Eksperimental’no-teoreticeskij analiz nestacionarnyh processov vzaimodejstvia deformiruemyh udarnikov s gruntovoj sredoj // PMTF. - 2001. - T. 42, No 6. - S. 190-198.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2012 Computational Continuum Mechanics
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
