Численное моделирование жесткостных и прочностных свойств контактного шва

Рассматривается задача контактного взаимодействия конструкций с учетом деформативных и прочностных свойства материала контактного шва. Для дискретизации контактного слоя используются рамно-стержневые контактные конечные элементы (ККЭ), посредством которых моделируются физические свойства материала шва (начальная прочность, линейная и нелинейная податливость). С помощью ККЭ также моделируются различные условия контакта – отрыва, сцепления, трения-скольжения и т.п. На основе предложенной дискретной модели контакта и метода пошагового анализа разработан численный алгоритм решения контактной задачи с учетом деформативных и прочностных свойств материала шва. Данный подход позволяет в одном пошаговом цикле выполнить одновременный учет начальной прочности контактного шва, а также условия односторонних податливых связей и трения-скольжения его поверхностей на участках, где прочность контактного шва нарушена. Использование рамностержневых контактных элементов позволяет физическую нелинейность контактного слоя свести к внутренней нелинейности только системы контактных элементов, при этом нелинейные свойства шва задаются через нелинейные характеристики отдельных стержней контактных элементов. Итерационное уточнение нелинейного решения для текущего уровня нагружения выполняется посредством способа компенсирующих нагрузок. С помощью предложенного подхода получено и проанализировано численное решения задачи контакта сооружения с основанием при различных условиях работы контактного шва.