Перспективні напрями розвитку механіки сипучого середовища

Abstract

Вступ. На сьогодні в галузі механіки сипучого середовища існує серйозна ключова проблема, яка полягає у відсутності єдиної теоретичної концепції розгляду поведінки сипучого середовища в різних практичних умовах. Це суттєво гальмує подальший розвиток зазначеної галузі, адже окремі теоретичні моделі сипучого матеріалу, яких налічується біля 30, практично не узгоджені між собою. Проблематика. На практиці окреслена проблема призводить до численних випадків відмов та аварій будівельних конструкцій різних типів, що є наслідком помилок при визначенні навантажень від сипучої речовини. Мета. Визначення та формулювання основних сучасних напрямів подальшого розвитку механіки сипучого середовища, як окремого розділу механіки ґрунтів у складі геотехнічної механіки. Розробка цих напрямів є рішенням до подолання проблеми створення єдиної теоретичної моделі сипучої речовини. Матеріали й методи. Систематизація та узагальнення накопиченого масиву інформації щодо механіки сипучого середовища та розробка на основі цього єдиного підходу до опису його поведінки є основним методом досягнення сформульованої мети. Результати. Основними передумовами формування концепції сипучого середовища є проведення досліджень в трьох напрямках: визначення властивостей сипучих матеріалів; визначення коефіцієнту передачі тиску; побудова моделі укладки. Висновки. Базовою концепцією побудови єдиної теоретичної моделі сипучого середовища повинен бути дискретно-континуальний підхід. При цьому всі властивості сипучого середовища визначаються, виходячи з його дискретної природи, а рівняння статичної рівноваги та динамічного руху сипучого середовища формуються, розглядаючи його як однорідне континуальне середовище в межах певного об’єму. Також статична поведінка сипучого середовища має аналізуватися як частковий випадок його динамічної поведінки, а не як окрема самостійна задача зі своїми власними параметрами.

Introduction. At present, in the field of loose medium mechanics there is a rather serious key problem, the absence of a universal theoretical concept for considering the behavior of the loose medium under different practical conditions. Such situation significantly impedes the further development of this industry, since theoretical models of bulk material, which now have been counted about 30, practically conflict with each other. Problem Statement. In practice, such problem leads to numerous cases of failures of structures of various types, as a result of errors in determining the loads from the bulk material. Purpose. Identification and formulation of the main directions of the further development of loose medium mechanics as a separate section of soil mechanics in the composition of geotechnical mechanics. The development of these directions is a solution for overcoming the problem of creating a unified theoretical model of loose medium. Materials and Methods. The systematization and the synthesis of the accumulated information on loose medium mechanics and the development of a universal approach to describing its behavior is the main method to achieve the formulated purpose. Results. Researching in three directions is the main prerequisite for the formation of the concept of loose medium. These directions are the determination of the properties of loose materials; the determination of the pressure ratio; and the development of a model for packing grains of loose material. Conclusions. The discrete-continuum approach shall be basic concept for developing the unified theoretical model of loose medium. At the same time, all properties of loose medium are determined on the basis of its discrete nature; the equations of static equilibrium and the dynamic motion of the loose medium are formed considering it as a homogeneous continuum within a certain volume. Also, the static behavior of loose medium shall be analyzed as a partial case of its dynamic behavior rather than as an individual task with its own parameters.