ПРО РОЗПОВСЮДЖЕННЯ ТРІЩИН В КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛАХ І ГІРСЬКИХ ПОРОДАХ З ПОЗИЦІЙ СИНЕРГЕТИКИ
DOI:
https://doi.org/10.20535/2707-2096.3.2020.219320Ключові слова:
тріщина, динамічне руйнування, синергетика, ентропія, дисипативна структураАнотація
Метою роботи є аналіз з позицій принципів синергетики експериментальних результатів руйнування твердих полімерів, сталей і гірських порід.Проаналізувати експериментальні дані щодо розповсюдження тріщин розриву при квазістатичному та імпульсному розтяганні та згині зразків твердих полімерів (ПММА), сталей і бетону з урахуванням запасу пружної, або пружно-пластичної енергії на момент руйнування. Проаналізувати форму і кількісні характеристики дисипативних структур, які утворюються в твердому тілі при розповсюдженні тріщини по матеріалу.
Аналіз режимів розповсюдження повільних та швидких тріщин в полімерних матеріалах (ПММА), інструментальних сталях і бетоні при різних схемах і режимах навантаження зразків показує, що стрибкоподібний характер їхнього руху з періодичним падінням швидкості тріщини частково або до нуля є фундаментальною генетичною властивістю твердого тіла. В основі природи даного явища лежать принципи синергетики, зокрема принцип мінімуму виробництва ентропії.
Показано, що закономірності розповсюдження тріщин в твердих полімерах, металах і гірських породах мають синергетичну природу. Сформульовано робочу гіпотезу щодо синергетичного механізму знеміцнення і деформаційного руйнування крихких дилатуючих порід поблизу підземних виробок.
Показано, що характер розповсюдження повільних тріщин при гідророзриві ПММА, а також швидких тріщин при імпульсному розтягненні та згині плоских зразків ПММА і сталі повністю підпорядковано принципам синергетики, зокрема принципу мінімуму виробництва ентропії. Очевидно, що для якісного та кількісного опису структурних змін і руйнівного деформування гірських порід поблизу підземних виробок недостатньо моделей механіки суцільного середовища. В практичних застосуваннях необхідно враховувати стрибкоподібний характер процесів і кооперативні ефекти.
Посилання
G. Haken, Synergetics. Moskva: Mir, 1980.
V. S. Ivanova, А. S. Balankin, I. Zh. Bynin, and А. А. Oksogoev, Synergetyka i fraktaly v materialovedeyii. Moskva: Nauka, 1994.
S. V. Mykulyak, "Hierarchical block model for earthquakes", PHYSICAL REVIEW E– 97, 062130, pp. 1–7, Jun. 2018. doi: 10.1103/PhysRevE.97.062130.
Yu. I. Vojtenko, "Synergetyka geologichnykh seredovysfh ta ii vplyv na efektyvnist rozroblennia i poshuku rodovusch korysnykh kopalyn", Mineralni resyrsu Ukrainy, vol. 3, pp. 15–21, Oct. 2019. doi: https://doi.org/10.31996/mru.2019.3.15-21.
O. Khomenko, and M. Kononenko, "Natural researches of behaviour of the rock mass around primary extraction cameras", Naukovyi Vіsnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, vol. 9=10, pp. 21–24, 2010.
V. Griniov, L. Zakharova, I. Diedich, and V. Nazymk, "Distant interaction of rock mass clusters around underground opening", Mining of mineral deposits, vol. 2, pp.79–83, Jun. 2017. doi: 10.15407/mining11.02.079
А. А. Pirskiiy, and S. N. Stovpnik, "Shakhtnye issledovaniia pucheniia pochvy v vurobotkakh Zapadnogo Donbasa", Ugol Ukrainy, vol. 11, pp. 2–3, 1989.
А. А. Vovk, Yu. I. Vojtenko, and А. V. Mykhaliuk, "Impulsnyiy gidrorazpyv polimetilmetakrilata". PMTF, vol. 5, pp. 135–141, 1986.
Yu. А. Kostandov, А. I. Ruzhakov, and S. I. Fedorkin, "Razrushenie tverdykh polimerov pri impylsnom rasniazhenii", Probkemy prochnosti, vol. 7, pp. 14–17, 1992.
Yu. I. Vojtenko, and V. А. Poplavskiiy, "Modelirovanie razrusheniia gornykh porod pri vzryve zariada v schelevoiy polosti, imeiuscheiy formu diska", Fiz. - tekhn. probl. razrabotki polez. iskopaemykh, vol. 5, pp. 54–57, 2002.
Dzh. Konglton, and B. Denton, "Izmerenie rosta treschin v metalakh i nemetalakh", Mekhanika razrusheniia. Bistroe razrushenie, ostanovka treschin, Moskva: Mir, pp.172–198, 1981.
V. Z. Parton, and V. G. Boriskovskiiy, "Dinamika khrupkogo razrusheniia", Moskva: Mashynostroenie, pp. 239, 1988.
V. P. Efimov, and Е. N. Sher, "Opredelenie dinamicheskoiy treschinostoiykosti organicheskogo stekla", PMTF, vol. 5, pp. 217–225, 2001.
А. V. Mykhaliuk, and Yu. I. Vojtenko, "Dylatansionnyiy mekhanizm genezisa treschinovatosti porodnykh massivov", Zbirnyk naukovykh prats Ukrainskogo derzhavnogo geologorozviduvalnogo instytutu, vol. 4, pp. 135–146, 2011.
S. N. Stovpnik, and A. S. Osypov, "Isledovanie flishevogo porodnogo massiva v usloviiakh stroitelstva Beskidskogo tonnelia", Promyslove budivnytstvo ta inzhenerni sporudy, vol. 1, pp. 1-9, 2018. Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Pbis_2018_1_3
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Юрій Іванович Войтенко, Вікторія Вікторівна Вапнічна
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/4.0/88x31.png)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали у інших виданнях за умови посилання на журнал "Геоінженерія" як на місце першої публікації та на Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" як на Видавця.
Автори несуть відповідальність за дотримання законів про авторське право. Важливо забезпечити, щоб жодна частина тексту чи ілюстрацій не з’являлась раніше і не повинна з’являтися в інших публікаціях без попереднього дозволу власника авторських прав.
Статті в журналі "Геоінженерія" публікуються на умовах ліцензії Creative Commons:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.