Анализ веерных волн в лабораторной модели, имитирующей распространение сдвиговых трещин в горных породах

Перевод названия: Analysis of fan waves in a laboratory model simulating the propagation of shear ruptures in rocks

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2016

Идентификатор DOI: 10.7242/1999-6691/2016.9.1.4

Ключевые слова: fan-shaped mechanism, Lagrange equations, Euler equation, traveling waves, Computational algorithm, веерный механизм, уравнения Лагранжа, уравнение Эйлера, бегущие волны, вычислительный алгоритм

Аннотация: Анализируется веерный механизм передачи вращательного движения в системе упруго связанных пластин на плоском основании, имитирующий распространение сдвиговых трещин в горной породе с аномально высокой хрупкостью. Такие трещины возникают в земной коре на глубинах сейсмической активности. Они продвигаются за счет формирования множественных наклонных микротрещин отрыва, приводящих к образованию веерной домино-структуры в головной части трещины. Создана лабораторная физическая модель, которая наглядно демонстрирует процесс распространения веерных волн. Получены уравнения динамики вращательного движения пластин как механической системы с конечным числом степеней свободы. На основе метода Мерсона решения задачи Коши для систем обыкновенных дифференциальных уравнений разработан вычислительный алгоритм, учитывающий контактное взаимодействие пластин. В рамках упрощенной математической модели динамического поведения веерной системы в приближении сплошной среды оценены зависимости длины веера от скорости движения. Показано, что в отсутствие трения веер может двигаться по инерции с любой скоростью, не превосходящей критическое значение, которое определяется размером, моментом инерции и начальным по отношению к плоскому основанию углом пластин, а также коэффициентом упругости связей. При наличии трения веер останавливается. С помощью дискретной и непрерывной моделей исследованы основные качественные закономерности поведения веера, движущегося под действием приложенных касательных усилий, величина которых в лабораторной физической модели регулируется изменением угла наклона основания. Установлено, что результаты расчетов хорошо согласуются с наблюдениями и данными измерений по лабораторной модели.

Ссылки на полный текст

Издание

Журнал: Вычислительная механика сплошных сред

Выпуск журнала: Т.9, 1

Номера страниц: 38-51

ISSN журнала: 19996691

Место издания: Пермь

Издатель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук

Авторы

Вхождение в базы данных

Информация о публикациях загружается с сайта службы поддержки публикационной активности СФУ. Сообщите, если заметили неточности.

Вы можете отметить интересные фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.