Визначення силових і енергетичних параметрів в процесах ударного руйнування матеріалів різної міцності та реологічних властивостей
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2026.356852Ключові слова:
моделювання ударного руйнування, маятниковий копер, реологічна модель Джонсона-Холмквіста, енергія ковзного контакту, ударна міцність, коефіцієнт розсіяння енергіїАнотація
Об’єктом дослідження є процеси ударного руйнування матеріалів різної міцності та реологічних властивостей.
Проблемою визначення силових і енергетичних параметрів залишається відсутність загальноприйнятої моделі процесів руйнування матеріалів різної міцності та їх реологічних властивостей. У більшості дробильних машин в камері дроблення руйнування матеріалів супроводжується ударними наванатаженнями або в цілому є ударним (ударні дробарки).
У роботі виконані дослідження руйнування матеріалу на прикладі граніту. Здійснений аналіз моделей Джонсона-Холмквіста, за пластичною моделлю руйнування, яка призначена для моделювання поведінки крихких матеріалів, за моделлю руйнування пористих матеріалів, особливо бетонів, які піддаються великим деформаціям, високим швидкостям деформацій та високому тиску. Виявлено, що під час ударного навантаження максимальні напруження виникають на поверхні удару, а також розповсюджуються по балці до внутрішніх країв опор. Різниця між внутрішньою та кінетичною енергіями для тіла JH2 склала 9,2 Дж, у той час як для тіла JH1 – 15,3 Дж. Дослідження на маятниковому копрі дозволило оцінити енергію, яка витрачається на руйнування зразка матеріалу. Встановлено, що за умови, коли тріщина перетинає міжзернову границю внаслідок дії локальної концентрації напружень виникають нові тріщини у відповідних площинах сколу сусідніх зерен, які потребують додаткових витрат підведеної енергії до зразка. Для оцінки розсіяної енергії в процесі руйнування запропоновано ввести відповідний коефіцієнт опору. На основі експериментальних даних було встановлено значення коефіцієнту опору для різних гірських порід. Отримані результати дослідження можуть бути використані при розробці та дослідженні обладнання для подрібнення матеріалів. Значення питомої енергії руйнування можна використати для дослідження динамічних процесів у будівельних конструкціях при дії надмірних навантажень.
Посилання
- Dedov, O., Vabishchevych, M., Skoruk, O., Twardowski, G. (2024). Study of the Effects of Natural And Man-Made Origin On the Technical Condition of Architectural Monuments. International Journal of Conservation Science, 15 (SI), 195–204. https://doi.org/10.36868/ijcs.2024.si.16
- Casagrande, L., Villa, E., Nespoli, A., Occhiuzzi, A., Bonati, A., Auricchio, F. (2019). Innovative dampers as floor isolation systems for seismically-retrofit multi-storey critical facilities. Engineering Structures, 201, 109772. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.109772
- Yue, Y., Wang, H., Zhang, S. (2024). Dynamical Modeling and Dynamic Characteristics Analysis of a Coaxial Dual-Rotor System. Journal of Dynamics, Monitoring and Diagnostics, 3 (2), 99–111. https://doi.org/10.37965/jdmd.2024.524
- Mishchuk, Y., Nazarenko, I. (2023). Analysis of the energy laws of material destruction. Strength of Materials and Theory of Structures, 110, 294–315. https://doi.org/10.32347/2410-2547.2023.110.294-315
- Kammer, D. S., McLaskey, G. C., Abercrombie, R. E., Ampuero, J.-P., Cattania, C., Cocco, M. et al. (2024). Earthquake energy dissipation in a fracture mechanics framework. Nature Communications, 15 (1). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47970-6
- Chen, C.-H., Bouchbinder, E., Karma, A. (2017). Instability in dynamic fracture and the failure of the classical theory of cracks. Nature Physics, 13 (12), 1186–1190. https://doi.org/10.1038/nphys4237
- Zhou, X., Jia, Z. (2024). Dynamic propagation of moving cracks in brittle materials by field-enriched finite element method. Engineering Fracture Mechanics, 305, 110177. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2024.110177
- Kamran, M., Liu, H., Fukuda, D., Jia, P., Min, G., Chan, A. (2025). State-of-the-Art Review and Prospect of Modelling the Dynamic Fracture of Rocks Under Impact Loads and Application in Blasting. Geosciences, 15 (8), 314. https://doi.org/10.3390/geosciences15080314
- Nazarenko, I., Dedov, O., Bernyk, I., Pereginets, I., Titova, L., Rogovskii, I., Ruchynskyi, M.; Nazarenko, I. (Ed.) (2021). Research of technical systems of processes of mixing materials. Dynamic processes in technological technical systems. Kharkiv: TECHNOLOGY CENTER PC, 57–76. https://doi.org/10.15587/978-617-7319-49-7.ch4
- Javed, R. A., Zhu, S. F., Farid, M. (2013). Dynamic Fracture Toughness: Critical Review of Materials and Developments. Applied Mechanics and Materials, 389, 289–297. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.389.289
- Nazarenko, I., Dedov, O., Mishchuk, Y., Slipetskyi, V., Delembovskyi, M., Zalisko, I., Nesterenko, M.; Nazarenko, I. (Ed.) (2021). Research of stress-strain state of elements of technological technical constructions. Dynamic processes in technological technical systems. Kharkiv: TECHNOLOGY CENTER PC, 140–179. https://doi.org/10.15587/978-617-7319-49-7.ch8
- Vabishchevych, M., Dedov, O., Diachenko, O., Lytvyn, O. (2025). Research of the design of a T-shaped node of cold-rolled profiles, the connection of which is made by a plate using a bolt connection. Strength of Materials and Theory of Structures, 114, 62–75. https://doi.org/10.32347/2410-2547.2025.114.62-75
- Li, P., Liu, Y., Zhang, J., Dong, Z., Wu, X., Miao, S., Cai, M. (2025). Dynamic Failure Mechanism and Fractal Features of Fractured Rocks Under Quasi-Triaxial Static Pressures and Repeated Impact Loading. Fractal and Fractional, 9 (2), 71. https://doi.org/10.3390/fractalfract9020071
- Li, M., Zhu, F., Mao, Y., Pu, H., Chen, Y., Wu, P., Wu, B. (2025). Dynamic direct tensile mechanical response characteristics and damage fracture mechanism of water-saturated frozen sandstone. Journal of Materials Research and Technology, 35, 4955–4974. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.02.153
- Titov, D., Zahorsky, D., Hryhoriev, Y., Balyk, S., Kozariz, V. (2025). Experimental specification of the nature of rock mass fragmentation by blasting of borehole charges of variable length. Technology Audit and Production Reserves, 3 (1 (83)), 78–85. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.331974
- Zhang, K., Zhang, L., Liu, F., Yu, Y., Wang, S. (2024). Quantitative investigation of rock dynamic failure using Voronoi-based discontinuous deformation analysis. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources, 10 (1). https://doi.org/10.1007/s40948-024-00767-9
- Javed, R. A., Shifan, Z., Guo, C., Vecchio, K. S., Jiang, F. (2015). Investigation into dynamic response of a three-point bend specimen in a Hopkinson bar loaded fracture test using numerical methods. Advances in Mechanical Engineering, 7 (7). https://doi.org/10.1177/1687814015591315
- Wu, Y., Yin, T., Liu, X., Tan, X., Yang, Z., Li, Q. (2022). Determination of dynamic mode I fracture toughness of rock at ambient high temperatures using notched semi-circular bend method. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 32 (9), 3036–3050. https://doi.org/10.1016/s1003-6326(22)66001-1
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Ivan Nazarenko, Oleg Dedov, Yevhen Mishchuk, Iryna Bernyk, Artur Onyshchenko, Mykola Kuzminets, Valentyn Chernysh, Mykola Nesterenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
