Обґрунтування вибору моделі вибухового руйнування скельного гірського масиву в програмному середовищі ANSYS AUTODYN
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2024-2(94)-283-290Ключові слова:
ANSYS AUTODYN, скельний гірський масив, свердловинний заряд, вибухова речовина, тип вирішувача, рівняння стану моделі середовища, розрахункова модельАнотація
Представлено результати досліджень з вибору моделі руйнування скельного гірського масиву вибухом свердловинного заряду в середовищі ANSYS із застосуванням програмного комплексу інженерного аналізу AUTODYN та подальшим розрахунком процесу вибухового дроблення граніту. Доведено, що можливість спільного використання Ейлерової та Лагранжевої систем відліку є безсумнівною перевагою ANSYS AUTODYN, оскільки дозволяє одночасно змоделювати дію хвиль напружень у твердому середовищі та дію газів вибуху, які, за рахунок проникнення в тріщини, формують воронку дроблення. Виконані розрахунки показали ефективність вказаного програмного продукту та достовірність отриманих даних. Для кожного матеріалу обґрунтовані рівняння стану моделі середовища: для гранітного масиву це рівняння стану Ріделя–Гієрмаєра–Тома (RHT); для вибухової речовини – рівняння Джонсона–Вілкінсона–Лі (JWL); поведінка забивки описується моделлю Друкера–Прагера; для повітря характерне рівняння стану ідеального газу (закони Бойля і Гей-Люссака). Результати моделювання дії вибуху свердловинного заряду Анеміксу 70 в скельному масиві Пинязевицького родовища гранітів показало, що активний руйнуючий тиск газів вибуху діє в гірській породі протягом 0,35 мс. В подальшому деформування та руйнування масиву з поширенням тріщин відбувається за рахунок накопичених навантажень та інерції розльоту шматків породи, тобто корисної дії кінетичної енергії, яка продовжується до 1,0–1,5 мс. Отримана епюра руйнувань гранітного масиву гірських порід за результатами моделювання в ANSYS AUTODYN засвідчила також руйнівну дію вибуху в донній частині свердловинного заряду, а саме на глибину до 0,7 м від нижнього торця заряду.
Посилання
Kulynych, V.D. (2020), «Udoskonalennia tekhnolohii vybukhovoho ruinuvannia shliakhom zminy mekhanichnykh vlastyvostei seredovyshcha v blyzhnii zoni vybukhu», Ph.D. Thesis of dissertation, 05.15.09, KrNU imeni Mykhaila Ostrohradskoho, Kremenchuk, 174 р.
ANSYS, ofitsiinyi sait, [Online], available at: https://www.ansys.com
ANSYS Autodyn Userʼs Manual (2013), Southpointe, Canonsburg, Release 15.0, 502 p.
Hryshanova, I.A., Zghurovska, L.P. and Kyrychuk, Yu.V. (2022), Rozviazok zadach proiektuvannia pryladiv ta system z vykorystanniam ANSYS i MATHCAD, pidruchnyk, Politekhnika, Kyiv, 180 р.
Faserova, D. (2006), «Numerical Analyses of Buried Mine Explosions with Emphasis on Effect of Soil Properties on Loading», Ph.D.Thesis of dissertation, Cranfield University, UK, 239 p.
Vorobyov, V., Pomazan, M., Shlyk, S. and Vorobyova, L. (2017), «Simulation of dynamic fracture of the borehole bottom taking into consideration stress concentrator», Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 3, No. 1 (87), рр. 53–62.
Kulynych, V.D. et al. (2022), Tekhnolohiia vybukhovoho ruinuvannia seredovyshcha shliakhom zminy mekhanichnykh vlastyvostei v blyzhnii zoni vybukhu, monohrafiia, NOVABUK, Kremenchuk, 183 р.
Beltek, M.I., Yevpak, N.A. and Frolov, O.O. (2024), «Modeliuvannia dii vybukhu sverdlovynnoho zariadu v pryrodno porushenomu trishchynuvatomu masyvi v seredovyshchi Ansys», Tezy Vseukrainskoi naukovo-praktychnoi onlain-konferentsii aspirantiv, molodykh uchenykh ta studentiv, prysviachenoi Dniu nauky, 13–17 travnia, Zhytomyrska politekhnika, Zhytomyr, рр. 147–148.
Chemezov, D.A. (2014), «Description of library materials software package ANSYS AUTODYN», ISJ Theoretical & Applied Science, Vol. 16, No. 8, рр. 4–23.
Beltek, M.I. and Evpak, N.A. (2024), «Results of modeling the explosion of a borehole charge in a fractured rock massif in ANSYS AUTODYN», Enerhetyka. Ekolohiia. Liudyna, zbirnyk naukovykh prats ХVI naukovo-tekhnichnoi konferentsii NN IEE KPI im. Ihoria Sikorskoho, NN IEE, Kyiv, рр. 124–128.
Frolov, O.O. and Kotenko, V.V. (2014), «Laboratorni doslidzhennia vplyvu khvyl napruzhen pid chas vybukhu na parametry ruinuvannia modeli», Visnyk ZhDTU. Tekhnichni nauky, No. 3 (70), рр. 124–128.
Frolov, O.O., Kriuchkov, A.I. and Kosenko, T.V. (2019), Keruvannia enerhetychnymy potokamy pry vybukhovomu ruinuvanni hirskykh porid na karierakh, monohrafiia, Politekhnika, Kyiv, 196 р.
Список використаної літератури:
Кулинич В.Д. Удосконалення технології вибухового руйнування шляхом зміни механічних властивостей середовища в ближній зоні вибуху : дис. … канд. техн. наук : 05.15.09 / В.Д. Кулинич. – Кременчук : КрНУ імені Михайла Остроградського, 2020. – 174 с.
ANSYS : офіційний сайт [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://www.ansys.com.
ANSYS Autodyn Userʼs Manual. – Southpointe, Canonsburg, 2013. – Release 15.0. – 502 p.
Гришанова І.А. Розв’язок задач проєктування приладів та систем з використанням ANSYS i MATHCAD : підручник / І.А. Гришанова, Л.П. Згуровська, Ю.В. Киричук. – Київ : Політехніка, 2022. – 180 с.
Faserova D. Numerical Analyses of Buried Mine Explosions with Emphasis on Effect of Soil Properties on Loading : Ph.D. Thesis of dissertation / D.Faserova. – UK : Cranfield University, 2006. – 239 p.
Simulation of dynamic fracture of the borehole bottom taking into consideration stress concentrator / V.Vorobyov, M.Pomazan, S.Shlyk, L.Vorobyova // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2017. – Vol. 3, No. 1 (87). – P. 53–62.
Технологія вибухового руйнування середовища шляхом зміни механічних властивостей в ближній зоні вибуху : монографія / В.Д. Кулинич та ін. – Кременчук : НОВАБУК, 2022. – 183 с.
Бельтек М.І. Моделювання дії вибуху свердловинного заряду в природно порушеному тріщинуватому масиві в середовищі Ansys / М.І. Бельтек, Н.А. Євпак, О.О. Фролов // Тези Всеукраїнської науково-практичної онлайн-конференції аспірантів, молодих учених та студентів, присвяченої Дню науки, 13–17 травня. – Житомир : Житомирська політехніка, 2024. – С. 147–148.
Chemezov D.A. Description of library materials software package ANSYS AUTODYN / D.A. Chemezov // ISJ Theoretical & Applied Science. – 2014. – Vol. 16, No. 8. – Р. 4–23.
Beltek M.I. Results of modeling the explosion of a borehole charge in a fractured rock massif in ANSYS AUTODYN / M.I. Beltek, N.A. Evpak // Енергетика. Екологія. Людина : збірник наукових праць ХVІ науково-технічної конференції НН ІЕЕ КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Київ : НН ІЕЕ, 2024. – С. 124–128.
Фролов О.О. Лабораторні дослідження впливу хвиль напружень під час вибуху на параметри руйнування моделі / О.О. Фролов, В.В. Котенко // Вісник ЖДТУ. Технічні науки. – 2014. – № 3 (70). – С. 124–128.
Фролов О.О. Керування енергетичними потоками при вибуховому руйнуванні гірських порід на кар’єрах : монографія / О.О. Фролов, А.І. Крючков, Т.В. Косенко. – Київ : Політехніка, 2019. – 196 с.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Микита Ігорович Бельтек, Олександр Олександрович Фролов, Тетяна Володимирівна Косенко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
