информацияenglish
Материалы конференции

Новожилов Ю.В. Михалюк Д.С. Феоктистова Л.Ю. Роледер А.Ю.

Разработка методики моделирования в LS-DYNA удара коммерческого самолета в железобетонные строительные конструкции

Работа посвящена разработке методики моделирования удара тяжелого коммерческого самолета в железобетонные строительные конструкции. В работе рассматриваются особенности создания конечно-элементной модели самолета и строительных конструкций, выбор действующих нагрузок и граничных условий и анализ результатов решенных задач. Моделирование выполняется в программной системе LS-DYNA.

Массивные бетонные конструкции – монолитные железобетонные наружные, внутренние стены и перекрытия толщиной от 400 мм до 2000 мм – моделируются при помощи объемных элементов. В модели используется высококачественная гексаэдральная сетка.

Бетон представляет собой композиционный материал, в основном состоящий из заполнителя и цементирующего раствора. Механика его поведения под нагрузкой сложна: бетон ведет себя преимущественно как хрупкий материал при растяжении и слабом всестороннем сжатии и проявляет пластические свойства при сильном всестороннем сжатии. Моделирование механики бетона под действием экстремальных нагрузок возможно при использовании специализированной модели материала на основе гладкой шатровой поверхности текучести. Такие модели не только позволяют интегрально учесть разупрочнение конструкции, но и принять во внимание влияние скорости деформации.

Строительные конструкции используют схему армирования: присутствует несколько слоев продольной и поперечной арматуры. Прямое моделирование стержней арматуры производится балочными конечными элементами. Сопряжение балочных и объемных элементов осуществляется методом "встроенного армирования" без создания согласованной сетки. Арматура моделируется с использованием динамической упругопластической модели Купера-Саймондса.

Рассмотрены две методики учета нагрузок от удара самолета: воздействие рассматривается как распределённое давление или через прямое моделирование системы «движущийся самолет – преграда». Для использования прямого моделирования создана упрощенная конечно-элементная модель самолета и проведена калибровка модели и выбор распределений плотности и жесткости по длине фюзеляжа на основе решения задачи об ударе фюзеляжа в абсолютно твердую стену.

Рассматриваемый метод моделирования железобетона обеспечивает максимальную точность результатов, но предъявляет существенные требования к компьютерным ресурсам и требует значительных временных затрат как на этапе подготовки модели, так и проведения расчетов. В работе приводится оценка ресурсов, необходимых для выполнения всех этапов работ: построение блочно-структурированной топологии, генерация сетки, сборка входного файла для решателя, выполнение расчета и анализ результатов.

Большое внимание в работе уделяется оценке и интерпретации результатов, получаемых в ходе выполнения расчета. Выработан критерий оценки, основанный на данных о поврежденности и перемещениях массива бетона, пластических деформациях и разрушении армирующих элементов.

Решение задачи представляет интерес для организаций, связанных с проектированием и безопасностью объектов атомной энергетики.

Полный текст доклада не представлен.