CC BY
6
AUNiVERSUM:
_ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_апрель. 2023 г.
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ДВУХСЛОЙНОГО МАТЕРИАЛА
Хальфин Гали-Аскар Рустамович
PhD, и.о. доцент,
Ташкентский государственный транспортный университет,
Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: galiaskar1991 @bk. ru
Пурцеладзе Ирина Борисовна
ст. преподаватель,
Ташкентский государственный транспортный университет,
Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: purtseladze. i@yandex. uz
STRESS-STRAIN STATE OF A TWO - LAYER MATERIAL
Gali-Askar Khalfin
PhD, acting associate professor, Tashkent State Transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Irina Purtseladze
Senior lecturer, Tashkent State Transport University Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрено напряженно-деформированное состояние композиционного двухслойного материала на бетонной основе с полимербетонным покрытием, а также элементов промежуточного слоя с различными физико-механическими свойствами.
ABSTRACT
The article considers the stress-strain state of a composite two-layer material on a concrete base with a polymer-concrete coating, as well as the elements of the intermediate layer with different physical and mechanical properties.
Ключевые слова: бетон, концентрация напряжений, модуль упругости, составляющие компоненты, двухслойная система, полимербетон, промежуточный слой.
Keywords: concrete, stress concentration, modulus of elasticity, components, two-layer system, polymer concrete, intermediate layer.
Введение. Особый интерес представляет изучение напряженно - деформированного состояния слоистых систем. Знание такого состояния позволит целенаправленно формировать структуру двухслойного материала с такими свойствами составляющих и их взаимным расположением, которые обеспечат требуемые физико - механические свойства и монолитность системы [1-11].
В настоящей статье рассмотрено влияние модуля упругости, коэффициента Пуассона, геометрических размеров полимербетонного и бетонного слоев на концентрацию напряжений в контактной зоне. Определение напряжений и деформаций в материале с различными физико - механическими характеристиками произведено методом конечных элементов
(МКЭ) [12, 13]. Для выполнения поставленных задач была рассчитана МКЭ расчётная модель (рис. 1).
Определение влияния величины модуля упругости шпонки. Для определения влияние величины модуля упругости шпонки на степень концентрации напряжений на контакте шпонки с полимербетонным и бетонным слоями варьировался модуль упругости Е от 4*104 до 6*104 Мпа. Величины Н Н2, Ы, h2 и q при этом были постоянными.
При изучении влияния толщины полимер бетонного слоя и глубины заделки шпонки в слои варьировали Н\, Н2, Ы, h2 при постоянных физико-механических характеристиках исходных композитов.
Библиографическое описание: Хальфин Г.Р., Пурцеладзе И.Б. НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ДВУХСЛОЙНОГО МАТЕРИАЛА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 4(109). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15240
№ 4 (109)
A UNI
1Ш. ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
Н - толщина полимербетонного слоя; Н2 - толщина бетонного слоя; к1 - глубина заделки щебня промежуточного слоя (шпонки) в полимербетонный слой; к2 - глубина заделки шпонки в бетонный слой; д - равномерно-распределенная нагрузка
Рисунок 1. Модель двухслойного материала
Влияние взаимного расположение шпонок по горизонтали на концентрацию напряжений изучалось на следующей модели (рис.2).
Н1 - толщина полимербетонного слоя; Н2 - толщина бетонного слоя; к1 - глубина заделки щебня промежуточного слоя (шпонки) в полимербетонный слой; к2 - глубина заделки шпонки в бетонный слой; д - равномерно-распределенная нагрузка; I - варьируемое расстояние между шпонками
Рисунок 2. Модель двухслойного материала
В данном случае значение I варьировалось в интервале от 2 до 8 мм при постоянных значениях Н1, Н2, к1, к2 и физико - механических характеристиках.
Результаты расчетов плоского напряженно - деформированного состояния моделей приведены в виде эпюр относительных изменений коэффициентов концентрации напряжений, которые представляют отношение разницы напряжений 01- о2 по осями Х и У и интенсивности внешний нагрузки принятой равной 30Мпа, исходя из требований, предъявляемых к бетонным полам марки «300» [14-16].
V
9
Эпюры построены по наиболее характерным сечениям.
Концентрация напряжений во всех рассмотренных случаях достигает наибольших величин на контакте шпонки с полимербетонным и бетонным слоями. С уменьшением глубины заделки шпонки в полимер-бетонный слой концентрация на контакте с ним падает незначительно [2]. Так, например, с изменением глубины заделки от 2 мм до 6 мм величина концентрации напряжений изменяется на 8-12%. Таким образом изменение глубины заделки шпонки (щебня) в полимербетонном слое практически не оказывает влияния на концентрацию напряжений при действии вертикальных нагрузок (рис.3,4).
Незначительное влияние на концентрацию напряжений оказывает расстояние «I», так при его изменении от 2 до 8 мм концентрация напряжений изменяется в пределах 10-15%.
Значительное влияние на величину концентрации напряжений оказывает изменение модуля упругости шпонки в 1,5 раза приводит к изменению концентрации напряжений до 30%.
Рисунок 3. Эпюры изменений коэффициентов концентрации напряжений (модель - а)
о
1
№ 4 (109)
A UNI
1Ш. ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
Рисунок 4. Эпюры изменений коэффициентов концентрации напряжений (модель - б)
Изменение концентрации напряжений от действия горизонтальных нагрузок показано на (рис 5).
Рисунок 5. Концентрация горизонтальных напряжений при различном расположении
промежуточного слоя
Выводы: По результатам проведенных исследований можно сказать, что основным фактором являются физико - механические свойства компонентов двухслойных моделей. Из условий минимальной концентрации напряжений и наиболее полного использования несущей способности составляющих в композиционных материалах наиболее рационально
применять компоненты, у которых упругие и прочностные свойства несколько близки по своим значениям. В таких композиционных двухслойных материалах происходит минимальная концентрация напряжений в контактах составляющих материалов, что способствует получению долговечных материалов
№ 4 (109)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
Список литературы:
1. Mirakhmedov M.M., Khalfin G.R. "Investigation of the longitudinal hijacking force from friction braking," Journal of Tashkent Institute of Railway Engineers: Vol. 16 : Iss. 4 , Article 19 (2020).
2. Лесов К.С., Рустамович Х.Г.А. Расчет и оценка устойчивости рельсовой плети бесстыкового пути для условий Узбекистана // Barqarorlik va yetakchi tadqiqotlar onlayn ilmiy jurnali. - 2022. - С. 339-343.
3. Begmatov N.I., Muhammadiyev N.R. "Экспериментальное определение жесткости рельсовой нити". Железнодорожный транспорт: актуальные задачи и инновации, vol. 3, no. 1, 2021, pp. 5-11. doi:10.24412/2181-953X-2021-1-5-11.
4. S.T. Djabbarov, R.H. Mukarramov. 3D skaneridan foyidalanib xavfli ekzogen geologik jarayonlarni kuzatish haqida -Научный журнал транспортных средств и дорог. 2021 - С 50-58.
5. Лесов К.С., Хальфин Г.А.Р. Технико-экономическое обоснование эффективности применения диагностических средств //Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences. - 2022. - Т. 2. - №. Special Issue 4-2. - С. 208-216.
6. Рустамович Х.Г.А., Пурцеладзе И.Б. Обоснование необходимости и целесообразности укладки сверхдлинных плетей на АО «Узбекистан Темир Йуллари» //Universum: технические науки. - 2022. - №. 3-3 (96). - С. 23-25.
7. Лесов К.С., Рустамович Х.Г.А. Диагностическое средство для косвенного определения усилия нажатия клемм скрепления Pandrol Fastclip //Universum: технические науки. - 2022. - №. 5-4 (98). - С. 54-56.
8. Khalfin G.A. R., Yakhyaeva M.T., Yakhyaeva S.T. Factors determining the stability of a continious welded track // Scientific progress. - 2021. - Т. 2. - №. 2. - С. 53-55.
9. Khalfin Gali-Askar Rustamovich Factors influencing the choice of direction and position of the HSR route // Universum: технические науки. 2021. №10-5 (91).
10. Rustamovich, Khalfin G., and Purtseladze I. Borisovna. "Use of a System for Determining the State of a Non-jointed Track to Ensure the Safety of Train Traffic." JournalNX, vol. 7, no. 05, 2021, pp. 242-245, doi:10.17605/0SF.I0/U3A2F.
11. Рустамович Х.Г.А., Пурцеладзе И.Б. Оценка погонного сопротивления продольному перемещению рельсовых плетей //Universum: технические науки. - 2021. - №. 6-2 (87). - С. 13-15.
12. Рустамович Х.Г.А. Состояние «Маячных» шпал и причины неравномерного распределения продольных напряжений в рельсовой плети //Universum: технические науки. - 2019. - №. 12-1 (69). - С. 72-75.
13. Khalfin G.A., Umarov K. The work of intermediate rail fasteners on mountain sections of railways //AIP Conference Proceedings. - AIP Publishing LLC, 2023. - Т. 2612. - №. 1. - С. 040023.
14. Khalfin, Gali-Askar. "Research of running resistance to longitudinal movement of rails on JSC" Uzbekiston Temir Yulari". Journal of Tashkent Institute of Railway Engineers 16.2 (2020): 14-19.
15. Rustamovich, Khalfin G. "Clamping Force of Intermediate Fasteners and Their Determination." JournalNX, vol. 7, no. 05, 2021, pp. 233-236, doi:10.17605/0SF.I0/ETJHF.
16. Рустамович, Хальфин Гали-Аскар. "Пурцеладзе Ирина Борисовна Оценка погонного сопротивления продольному перемещению рельсовых плетей." Universum: технические науки 6-2 (2021): 87.
