Полоник М.В., Манцыбора А.А., Макарова Н.В. К проблеме моделирования истираемой поверхности неоднородных материалов // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2025. № 4(66). С. 203-213. DOI: https://doi.org/10.37972/chgpu.2025.66.4.019. EDN: YQBPSN.

Автор(ы)

Полоник М.В. — Институт автоматики и процессов управления ДВО РАНORCIDeLibrary

Манцыбора А.А. — Институт автоматики и процессов управления ДВО РАНORCIDeLibrary

Макарова Н.В. — Институт автоматики и процессов управления ДВО РАНORCIDeLibrary

Название статьи

К проблеме моделирования истираемой поверхности неоднородных материалов

Название (англ.): On the Problem of Modeling the Abraded Surface of Heterogeneous Materials

Индекс(ы) УДК

539.421

DOI

10.37972/chgpu.2025.66.4.019

EDN

YQBPSN

Ключевые слова

неоднородные материалы; зернистые композиты; бетон; истирание; износ; трибология; механика контактного взаимодействия; разрушение

Аннотация

В настоящей работе рассматривается процесс истирания поверхности неоднородного материала с зернистыми включениями, на примере цементного композита. Предложен подход к моделированию перехода процесса износа с приповерхностного слоя в глубь материала с возможным выпадением зерен из матрицы. Данный подход осуществляется путем поэтапного снижения деформационных характеристик матрицы с анализом напряженно-деформированного состояния переходной зоны «матрица–зерно».

Финансирование

Название программы финансирования: Работа выполнена в рамках государственного задания ИАПУ ДВО РАН (тема No FWFW-2021-0005).. Номер программы финансирования: FWFW-2021-0005. Организация, предоставившая финансирование: Государственное задание ИАПУ ДВО РАН.

Даты

Поступила: 05.09.2025; Принята: 11.12.2025; Опубликована: 30.12.2025

Страницы

203-213

Полная версия статьи

Скачать PDF

QR-код EDN

1. ГОСТ 13087-81. Бетоны. Методы определения истираемости.
2. Dandapat R., Deb A. A Probability Based Model for the Erosive Wear of Concrete by Sediment Bearing Water // Wear. - 2016. - Jan. - Vol. 350. - P. 166-181. - - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043164816000211.  DOI: 10.1016/j.wear.2016.01.012
3. Liu Q., Wu M. Experimental and Numerical Investigations on Concrete Abrasion of Hydraulic Structures // International RILEM Conference on Synergising Expertise towards Sustainability and Robustness of Cement-based Materials and Concrete Structures / под ред. A. Je˛drzejewska [и др.]. - Cham : Springer Nature Switzerland, 06.2023. - С. 191-202. -  DOI: 10.1007/978-3-031-33211-1_18
4. An experimental study on abrasion of concrete due to sea ice / Y. Itoh [et al.] // Offshore Technology Conference. - 1988. - May. - P. 297-305.
5. Correlation analysis of abrasion resistance of rubber concrete with microstructure and pore structure / F. Chen [et al.] // Construction and Building Materials. - 2025. - May. - Vol. 475. - P. 141211. - 10.1016/ j.conbuildmat.2025.141211. - URL: https://www.sciencedirect.com/ science/article/pii/S0950061825013595.  DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2025.141211 EDN: CADOSQ
6. Barbhuiya S., Jivkov A., Das B. B. A review of multi-scale modelling of concrete deterioration: Fundamentals, techniques and perspectives // Construction and Building Materials. - 2023. - Vol. 406. - P. 133472. - https: //. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061823031896.  DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.133472 EDN: OSPIIL
7. Study of the abrasion of Concrete due to Sea Ice / H. Saeki [et al.] // The 20th Marine Development Symposium. - 1988.
8. Makarova N. V. Relations between Concrete Structural Parameters and Abrasion Resistance // Architecture, Building Materials and Engineering Management. Т. 357. - Trans Tech Publications Ltd, 10.2013. - С. 1259-1262. - (Applied Mechanics and Materials). -  DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.357-360.1259 EDN: RFPWTV
9. Makarova N. V., Polonik M. V. Abrasion Wear of Heterogeneous Materials // Mechanical Materials and Manufacturing Engineering II. Т. 248. - Trans Tech Publications Ltd, 02.2013. - С. 355-360. - (Applied Mechanics and Materials). -  DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.248.355 EDN: REYMYX
10. Makarova N., Polonik M. Optimization of Structural Parameters of Cement Composites with High Wear Resistance // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2018. - Июнь. - Т. 365, № 3. - С. 032068. - - 10.1088/1757-899X/365/3/ 032068.  DOI: 10.1088/1757-899X/365/3/032068 EDN: YBOQJV
11. Makarova N. V., Polonik M. V., Mantsybora A. A. Abrasive wear of Cemented Granular Composites: Experiments and Numerical Simulations // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2018. - Дек. - Т. 463, № 3. - С. 032002. - - 10.1088/ 1757-899X/463/3/032002.  DOI: 10.1088/1757-899X/463/3/032002 EDN: TRPWUF
12. Makarova N. Abrasion Experimental and theoretical investigation on abrasion strength of concrete // Assesment of Reliability of Materials and Structures. Problems and Solutions: Proc. Intern. - 2008. - Дек. - С. 219-224.
13. Макарова Н. В. Об учете неоднородности при моделировании процесса истирания бетона // Вестник гражданских инженеров. - 2009. - № 3. - С. 137-139. EDN: KZDUDD
14. Макарова Н. В., Полоник М. В. Формирование рельефа истираемой поверхности неоднородных материалов // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. Серия: Механика деформируемого твердого тела. - 2011. - 4(4). - С. 1591-1593. EDN: TBGOZT
15. Макарова Н. В., Полоник М. В. Учет экспериментальных данных при моделировании процесса истирания бетона на микро- и мезоуровнях // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. - 2012. - 1(10). - С. 116-120. EDN: QGRSIT
16. Makarova N., Polonik M. Modelling the influence of structural and compositional parametres on the abrasion resistance of concrete // Proceedings of the International Offshore and Polar Engineering Conference. - 2012. - Янв. - С. 67-71.
17. Макарова Н. В., Полоник М. В., Рогачев Е. Е. Абразивный износ неоднородных материалов // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева. Серия Механика предельного состояния. - 2012. - 4 (14). - С. 164-172. EDN: PLTSDN
18. Горячева И. Г. Механика фрикционного взаимодействия. - М.: Наука, 2001. - 478 с.  ISBN: 5-02-002567-4 EDN: UIEULL

1. GOST 13087–81. Concrete. Methods for Determination of Abrasion Resistance.
2. Dandapat R., Deb A. A Probability Based Model for the Erosive Wear of Concrete by Sediment Bearing Water // Wear. 2016. Vol. 350. Pp. 166–181. DOI: 10.1016/j.wear.2016.01.012.
3. Liu Q., Wu M. Experimental and Numerical Investigations on Concrete Abrasion of Hydraulic Structures // International RILEM Conference on Synergising Expertise towards Sustainability and Robustness of Cement-Based Materials and Concrete Structures. Ed. by A. Jędrzejewska et al. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023. Pp. 191–202. DOI: 10.1007/978-3-031-33211-1_18.
4. Itoh Y. et al. An Experimental Study on Abrasion of Concrete Due to Sea Ice // Offshore Technology Conference. 1988. Pp. 297–305.
5. Chen F. et al. Correlation Analysis of Abrasion Resistance of Rubber Concrete with Microstructure and Pore Structure // Construction and Building Materials. 2025. Vol. 475. Art. 141211. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2025.141211.
6. Barbhuiya S., Jivkov A., Das B. B. A Review of Multi-Scale Modelling of Concrete Deterioration: Fundamentals, Techniques and Perspectives // Construction and Building Materials. 2023. Vol. 406. Art. 133472. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.133472.
7. Saeki H. et al. Study of the Abrasion of Concrete Due to Sea Ice // The 20th Marine Development Symposium. 1988.
8. Makarova N. V. Relations Between Concrete Structural Parameters and Abrasion Resistance // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 357–360. Pp. 1259–1262. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.357-360.1259.
9. Makarova N. V., Polonik M. V. Abrasion Wear of Heterogeneous Materials // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 248. Pp. 355–360. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.248.355.
10. Makarova N., Polonik M. Optimization of Structural Parameters of Cement Composites with High Wear Resistance // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 365, no. 3. Art. 032068. DOI: 10.1088/1757-899X/365/3/032068.
11. Makarova N. V., Polonik M. V., Mantsybora A. A. Abrasive Wear of Cemented Granular Composites: Experiments and Numerical Simulations // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 463, no. 3. Art. 032002. DOI: 10.1088/1757-899X/463/3/032002.
12. Makarova N. Abrasion: Experimental and Theoretical Investigation on Abrasion Strength of Concrete // Assessment of Reliability of Materials and Structures. Problems and Solutions: Proceedings of the International Conference. 2008. Pp. 219–224.
13. Makarova N. V. On Accounting for Heterogeneity in Modeling the Concrete Abrasion Process // Vestnik Grazhdanskikh Inzhenerov. 2009. No. 3. Pp. 137–139.
14. Makarova N. V., Polonik M. V. Formation of the Relief of an Abraded Surface of Heterogeneous Materials // Vestnik Nizhegorodskogo Universiteta im. N. I. Lobachevskogo. Ser.: Mechanics of Deformable Solid Body. 2011. No. 4(4). Pp. 1591–1593.
15. Makarova N. V., Polonik M. V. Incorporation of Experimental Data into Modeling the Concrete Abrasion Process at Micro- and Meso-Levels // Bulletin of the Engineering School of Far Eastern Federal University. 2012. No. 1(10). Pp. 116–120.
16. Makarova N., Polonik M. Modelling the Influence of Structural and Compositional Parameters on the Abrasion Resistance of Concrete // Proceedings of the International Offshore and Polar Engineering Conference. 2012. Pp. 67–71.
17. Makarova N. V., Polonik M. V., Rogachev E. E. Abrasive Wear of Heterogeneous Materials // Vestn. Chuvash. Gos. Ped. Univ. im. I. Ya. Yakovleva. Ser.: Mekh. Pred. Sost. 2012. No. 4(14). Pp. 164–172.
18. Goryacheva I. G. Mechanics of Frictional Interaction. Moscow: Nauka Publ., 2001. 478 p. ISBN: 5-02-002567-4.

Авторские права и лицензия

© 2025 Автор(ы). Статья публикуется в открытом доступе на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» 4.0 Всемирная (CC BY 4.0), которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего указания авторства. Авторские права на статью сохраняются за авторами.