ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С УЧЕТОМ ИХ НЕЛИНЕЙНОСТИ
Електронний архів E-archive DonNTU – (Electronic archive Donetsk National Technical University)
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С УЧЕТОМ ИХ НЕЛИНЕЙНОСТИ
NUMERICAL MODELING OF GEOMECHANICAL PROCESSES TAKING INTO ACCOUNT THEIR NONLINEARITY ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ГЕОМЕХАНІЧНИХ ПРОЦЕСІВ З ВРАХУВАННЯМ ЇХ НЕЛІНІЙНОСТІ |
|
| Creator |
Сахно, И.Г.
Sakhno, I.G. Сахно, І.Г. |
|
| Subject |
математичне моделювання
напруження деформації метод скінчених елементів mathematical modeling stress deformation finite element method математическое моделирование напряжения деформации метод конечных элементов |
|
| Description |
Modeling is one of the basic research methods in mining geomechanics. Great advances in computer technologies stimulate the development of numerical modeling methods, which have become prevailing over analytical ones. The analysis of existing numerical modeling methods has allowed us to define the prospects of using the finite element method in geomechanical processes modeling. This method is widely tested in structural calculations for various engineering purposes. However, the use of simulation modeling experience in the field of geomechanical calculations is not always correct because the basic feature of mining geomechanics problems is their nonlinearity, which complicates calculation procedures and puts forward additional requirements as for providing sufficient agreement of the results. The paper provides a new method of constructing and calculating models, which increases the results informativity and completely reflects the nature of geomechanical processes around a mining excavation. In this case we suggest using the plasto-elastic model of Druker-Prager and taking into account geometric nonlinearity of a problem. It is important to carry out step-by-step solution summing up the results of previous steps. We compared the suggested method of simulation modeling with the traditional one. If the calculation is performed according to the suggested method the displacements have their maximum on the excavation contour; in the roof and the floor we can see the zone affected by the excavation. We can define the sizes of the zones of elastic and inelastic deformations. The stresses in models differ by their absolute values, and vertical stresses even differ by their sign. The stresses calculated according to the energetical strength theory can serve as a criterion of rock mass destruction. In the suggested calculation method these stresses are by 14,7% higher if compared to the traditional one. Thus, the suggested calculation method is more correct, informative and completely reflects the nature of geomechanical processes around a mining excavation. It leads to the conclusion about the expediency of this method in mining problems modeling. Одним из основных методов исследований в горной геомеханике является математическое моделирование. Интенсивное развитие компьютерных технологий в последнее время способствовало развитию численных методов моделирования и их преобладанию над аналитическими. В статье на основе критического анализа существующих методов численного математического моделирования определена перспективность метода конечных элементов для моделирования геомеханических процессов. Этот метод широко апробирован при расчетах конструкций в различных инженерных задачах. Однако простое перенесение опыта имитационного моделирования в область геомеханических расчетов не всегда корректно. Предложен вариант построения и расчета моделей, позволяющий повысить информативность результатов и более полно отразить природу геомеханических процессов вокруг горной выработки. При этом предложено использовать упругопластическую модель материала Друкера-Прагера и учитывать геометрическую нелинейность задачи, а также проводить пошаговое решение с суммированием результатов по предыдущим шагам. Выполнено сравнение традиционного и предлагаемого вариантов проведения имитационного моделирования. При выполнении расчета по предлагаемому варианту смещения имеют максимум на контуре выработки, видно зону влияния выработки в кровле и почве. Можно получить представления о размерах зон упругих и неупругих деформаций. Возникающие в моделях напряжения отличаются по абсолютной величине, а вертикальные напряжения даже по знаку. Напряжения, рассчитанные по энергетической теории прочности, которые могут быть приняты в качестве критерия разрушения горных пород, в предлагаемом варианте расчета на 14,7% выше, чем в традиционном. Таким образом, предлагаемый способ расчета более корректен, информативен и более полно отражает природу геомеханических процессов вокруг горной выработки. Это позволяет сделать вывод о целесообразности его применения при моделировании задач горной практики. |
|
| Date |
2014-05-19T12:35:31Z
2014-05-19T12:35:31Z 2012 |
|
| Type |
Article
|
|
| Identifier |
Збірник наукових праць №1(20) – 2(21)
УДК 622.831.3 http://ea.donntu.edu.ua/handle/123456789/26465 |
|
| Publisher |
ДонНТУ
|
|