17. Метод центробежного моделирования

Разработан Г.И. Покровским и Н.И. Давиденковым (1932) и одновременно с ними П.Б. Баки. Определяющие параметры – геометрический размер [l]=L, деформационные свойства: модуль упругости [E]=ML^-1T^-2 , коэф Пуассона [μ]=безразм; плотность [ρ]=ML^-3, ускорение своб падения [g]=LT^-2

В соотв с теорией подобия критериями подобия будут: тривиальный μ=idem и нетривиальный E/ρgl = idem. Если модель создается из того же материала, что и природный объект, т.е. Е_м=Е_н, ρ_м=ρ_н, то должно быть gl=idem. Если моделирование производится в обычных условиях g_м=g_н, тогда модель должна иметь те же размеры, что и объект. Поэтому если модель меньше объекта, необходимо, чтобы все эл-ты модели испытывали ускорения во столько же раз больше g, во сколько раз модель меньше изучаемого объекта.

Идея цб моделирования в замене гравитац сил другими объемными силами, величина которых зависит от масштаба моделирования (L/l). Такими силами мб центробежные инерционные силы, создаваемые вращением модели в центрифуге.

Не всегда достаточно только цб моделирования – невозможно соблюсти масштаб. Поэтому часто сочетают цб с моделир на эквивалентных мат-лах или на оптич активных (в сочетании с замораживанием напр-й). В этом случае масштаб моделир-я опред критерием подобия

или

Такое моделирование требует громоздкого оборудования, что затрудняет применение

18. Метод термопластических материалов

Разновидность метода эквив мат-лов. Используется для изучения деформаций массивов, когда их изменение механич св-в происходит во времени. Например, оползни.

Параметры: геометрический размер [l]=L, прочностные свойства: [c]=ML^-1T^-2 [φ]=безразм; плотность [ρ]=ML^-3, ускорение своб падения [g]=LT^-2, динамич вязкость [η]=ML^-1T^-1, время [t]=T.

Число нетривиальных критериев подобия: размерных определяющих параметров три, число параметров с независ размерностями три, независ критериев три:

C/ρgl = idem, η/ρl = idem, t = idem

+ тривиальный критерий tg φ_м = tg φ_н

Термопластический мат-л – смесь кварцевого песка и машинного масла. Используется его свойство изменять прочность и вязкость при изменении температуры. Подбор нужного материала производится по прочностным показателям (с и tg φ) в соотв с критериями подобия путем смешения песка и масла в нужных пропорциях. Зависимости изменения вязкости от температуры используется для моделирования прир процессов, в кот изменение вязкости происх в рез-те изменения влажности, но имеет ту же закономерность. Эксперимент позволяет изучить изменение напряжений и развитие деформаций модели во времени и по след критериям пересчитать полученные величины на природный объект:

,

Моделирование проводят на спец столах, позволяющих дифференцированно подогревать материал модели и выполнять измерения. Нагрев может происходить снизу с помощью спец пластин по заранее разработанной программе, или с помощью ламп сверху. В первом случае – увлажненность за счет грунтовых вод, во втором – атмосферных осадков.

Контроль температуры производится с помощью термопар, перемещения – по реперам или повторному фотографированию.

Преимущества метода – изучение процесса во времени. Можно прогнозировать развитие процесса, разрабатывать мероприятия по стабилизации оползней