Details

Статья посвящена трибологическому анализу контактного взаимодействия в системе «буроопускная стальная свая – цементно-песчаная смесь (ЦПС) – мёрзлый грунт» применительно к условиям многолетнемёрзлых грунтов (ММГ) опытного полигона в г. Якутске. Расчёты выполнены в CAE-комплексе ANSYS Workbench (Static Structural) с применением фрикционной модели контакта (коэффициент трения μ = 0,30 на границе «свая–ЦПС» и μ = 0,35 на границе «ЦПС–грунт») и физически обоснованных упругопластических моделей грунта: MO Granular – для сезонно-талого слоя и Cam-Clay – для слоя ММГ. Рассмотрены два сценария нагружения: вертикальная сила N = 98,1 кН и комбинированная нагрузка (N = 118,0 кН; Qx = 34,0 кН; Mx = 28,3 кН·м). Определены касательные напряжения τ и нормальное контактное давление p в зонах «свая–ЦПС» и «ЦПС–грунт», установлены области проскальзывания и сцепления. Выполнено сопоставление с данными натурных испытаний 18 свай и с моделью MIDAS GTS NX. Показано, что учёт фрикционного трибологического поведения контакта совместно с физически обоснованными моделями грунта обеспечивает более достоверное воспроизведение НДС в контактной зоне по сравнению с упрощённой моделью Мора–Кулона без учёта скольжения.

The paper presents a tribological analysis of contact interaction in the drilled-andgrouted steel pile – cement-sand grout (CSG) – frozen soil system under permafrost conditions at an experimental site in Yakutsk. Simulations are performed in ANSYS Workbench (Static Structural) using a frictional contact model (μ = 0.30 at the pile–CSG interface; μ = 0.35 at the CSG–permafrost interface) and physically grounded soil constitutive models (MO Granular; Cam-Clay). Tribological contact parameters – normal contact pressure σn and peak shear stress τmax – are determined for both contact interfaces under two loading scenarios: vertical force N = 98.1 kN and combined loading (N = 118.0 kN; Qx = 34.0 kN; Mx = 28.3 kN·m). Sliding zones are identified. Results are validated against 18 field pile tests and a MIDAS GTS NX reference model. The frictional tribological contact model is shown to reproduce the stress–strain state in the contact zone more accurately than the simplified Mohr–Coulomb approach without slip. Structural) using elastoplastic soil constitutive models: MO Granular for the seasonally thawed layer and Cam-Clay for the permafrost layer. Two loading scenarios are considered: vertical force N = 98.1 kN and combined loading (N = 118.0 kN; Qx = 34.0 kN; Mx = 28.3 kN·m). Computed settlements and von Mises stresses are compared against field test data from 18 piles and a prior MIDAS GTS NX model. Physically grounded soil models are shown to provide a more accurate representation of stress–strain behaviour in the contact zone compared to the simplified Mohr–Coulomb approach.

"III Интеллектуальная трибология в машиностроении: BALT TRIBO 2026", международная научно-практическая конференция (3; 2026; Санкт-Петербург). III Интеллектуальная трибология в машиностроении: BALT TRIBO 2026 = III Intelligent Tribology in mechanical engineering: BALT TRIBO 2026: сборник статей Международной научно-практической конференции, 18–19 июня 2026 года / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Институт машиностроения, материалов и транспорта, Международный научно-образовательный центр "BaltTribo-Polytechnic"; [редакторы: М. А. Скотникова, А. А. Попович]. — Санкт-Петербург: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2026. — 1 файл (16,3 Мб). — Загл. с титул. экрана. — Электронная копия печатной публикации 2026 г. — Доступ по паролю из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/i26-192.pdf>. — DOI 10.18720/SPBPU/2/i26-192. — Текст: электронный