Details

В данной работе проведено численное моделирование процесса магнитно- импульсного нагружения бетонного образца. На первом этапе исследована работа генератора импульсных токов: рассчитана схема RLC-разрядного контура в среде COMSOL Multiphysics, определены зависимости формы тока от напряжения заряда конденсаторной  батареи,  индуктивности  и  активного  сопротивления  цепи.  На втором  этапе  определено  магнитное  давление,  создаваемое  системой  плоских токопроводящих шин -аналитическим методом и путём численного расчёта поля; максимальное давление составило порядка 10 МПа при длительности импульса 25 мкс. На третьем этапе в программе LS-DYNA построена модель деформирования бетонного образца с использованием определяющих соотношений модели RHT (Riedel–Hiermaier–Thoma).  По  результатам  расчётов  изучено  распределение напряжений  и  параметра  повреждения  в  образце  при  различных  уровнях нагружения,  а  также  влияние  предела  прочности на  растяжение  на  характер разрушения.  Достоверность  полученных  результатов  подтверждается качественным соответствием расчётных данных экспериментальным измерениям, выполненным с помощью интерферометра Майкельсона.

This work presents a comprehensive numerical simulation of a magnetic impulse loading system applied to a concrete specimen. The operation of a pulse current generator was analyzed based on the RLC circuit calculation in COMSOL Multiphysics. The dependences of impulse current amplitude and duration were obtained by varying the discharge  circuit  parameters:  capacitor  bank  charge  voltage,  inductance,  and  active resistance. Analytical and numerical calculations of the magnetic pressure generated in a flat current-carrying bus system were performed, yielding a magnetic pressure value of up to 10 MPa at an impulse duration of 25 µs. A mechanical model of concrete specimen loading was developed in LS-DYNA using the RHT (Riedel–Hiermaier–Thoma) material model. The stress distribution in the specimen was analyzed at various impulse pressure levels, and the influence of the tensile strength parameter on displacement behavior and crack development was investigated. The numerical simulation results were qualitatively confirmed by experimental data obtained from a magnetic impulse testing setup with displacement measurements recorded using a Michelson interferometer.