Редактирование: Абердинский проект
Внимание! Вы не авторизовались на сайте. Ваш IP-адрес будет публично видимым, если вы будете вносить любые правки. Если вы войдёте или создадите учётную запись, правки вместо этого будут связаны с вашим именем пользователя, а также у вас появятся другие преимущества.
Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
Текущая версия | Ваш текст | ||
Строка 1: | Строка 1: | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
[[Файл:Kings_College_Aberdeen.jpg|thumb|King's College, University of Aberdeen]] | [[Файл:Kings_College_Aberdeen.jpg|thumb|King's College, University of Aberdeen]] | ||
− | Абердинский проект | + | Абердинский проект - общее название серии научно-исследовательских проектов, посвященных исследованию разрушения горных пород по действием [[вибрационного бурения]] (Resonance Enhanced Drilling, RED). Проект осуществляется сотрудниками [[Кафедра "Теоретическая механика"|кафедры]] совместно с сотрудниками [http://www.abdn.ac.uk/ Абердинcкого Университета] (Великобритания). |
==История== | ==История== | ||
− | В 1999 году [[А. М. Кривцов]] был приглашен профессором [ | + | В 1999 году [[А. М. Кривцов]] был приглашен профессором [[Мариан Верчигрох|Марианом Верчигрохом]] в Абердинский университет по гранту [http://royalsociety.org/ Лондонского Королевского общества] на постдок (postdoctoral research) длительностью 18 месяцев. За время работы в Абердине [[А. М. Кривцов]]ым совместно с [[Мариан Верчигрох|М. Верчигрохом]] была разработана аналитическая модель |
<ref name="Krivtsov_1999_DETC" /><ref name="Krivtsov_2000_CSF" />, позволившая исследовать скорость удаления материала как функцию статической продольной силы (weight on bit, WOB) и амплитуды гармонической продольной силы, приложенных к буру. При этом движение системы осуществляется как смена фаз слипания-скольжения, и ее поведение может изменяться от периодического к хаотическому | <ref name="Krivtsov_1999_DETC" /><ref name="Krivtsov_2000_CSF" />, позволившая исследовать скорость удаления материала как функцию статической продольной силы (weight on bit, WOB) и амплитуды гармонической продольной силы, приложенных к буру. При этом движение системы осуществляется как смена фаз слипания-скольжения, и ее поведение может изменяться от периодического к хаотическому | ||
<ref name="Wiercigroch_2005_JSV" />. | <ref name="Wiercigroch_2005_JSV" />. | ||
− | С целью определения параметров аналитической модели и установления ее связи с экспериментом А. М. | + | С целью определения параметров аналитической модели и установления ее связи с экспериментом [[А. М. Кривцов]]ым совместно с [[Мариан Верчигрох|М. Верчигрохом]] была разработана компьютерная модель |
− | <ref name="Krivtsov_2001_MPM" /><ref name="Krivtsov_2004_ICTAM" />, основанная на использовании [[ | + | <ref name="Krivtsov_2001_MPM" /><ref name="Krivtsov_2004_ICTAM" />, основанная на использовании [[метода динамики частиц]], который успешно применяется для решения задач разрушения материалов. Компьютерная модель позволила учесть ряд важных эффектов, которые проявляются в реальности и существенно влияют на характеристики бурения, однако не описываются аналитической моделью: износ и разрушение инструмента (бура), учет вращения бура, возможность сверления исключительно за счет статического воздействия на образец и пр. Экспериментальное исследование вибрационного сверления<ref name="Wiercigroch_2005_JSV"/> проводилось [[Ежи Воевода|Ежи Воеводой]], приглашенным [[Мариан Верчигрох|М. Верчигрохом]] для этой цели в Абердинский университет. В 2001 году к проекту присоединилась [[Екатерина Павловская]], в результате чего была разработана более сложная аналитическая модель<ref name="Pavlovskaia_2003_JSV" /><ref name="Pavlovskaia_2004_CSF" />, где были учтены вязко-упругие свойства горной породы. |
+ | |||
<!-- | <!-- | ||
Рассматривалась двухмерная расчетная модель, так как даже с применением суперЭВМ моделирование трехмерных объектов методом динамики частиц требует больших вычислительных затрат. | Рассматривалась двухмерная расчетная модель, так как даже с применением суперЭВМ моделирование трехмерных объектов методом динамики частиц требует больших вычислительных затрат. | ||
--> | --> | ||
− | |||
==2009-2010 годы== | ==2009-2010 годы== | ||
− | + | В 2009 году по инициативе [[Ольга Лобода|Ольги Лобода]] и [[Екатерина Павловская|Екатерины Павловской]] сотрудничество двух университетов было возобновлено в рамках проекта 09-01-92603-КО_а "Моделирование хрупкого разрушения под действием динамических нагрузок", поддержанного [http://www.rfbr.ru РФФИ] и [http://royalsociety.org/ Лондонским Королевским обществом]. В результате работы в 2009-2010 гг. было проведено сравнение аналитической и компьютерной моделей. При этом численная модель была усовершенствована по сравнению с 2001 г. В 2009-2010 годах в рамках проекта проделана следующая работа: | |
− | В 2009 году по инициативе [[Лобода | ||
* введен более корректный учет статического и динамического продольного воздействия на инструмент (tool), позволяющий задавать динамическую нагрузку на бур, а не кинематическую; кроме того, нагрузка задается параметрически, выражаясь через крутящий момент реальной установки; | * введен более корректный учет статического и динамического продольного воздействия на инструмент (tool), позволяющий задавать динамическую нагрузку на бур, а не кинематическую; кроме того, нагрузка задается параметрически, выражаясь через крутящий момент реальной установки; | ||
* проведено и проанализировано порядка 800 вычислительных экспериментов; | * проведено и проанализировано порядка 800 вычислительных экспериментов; | ||
Строка 31: | Строка 25: | ||
==2010-2011 годы== | ==2010-2011 годы== | ||
− | |||
В 2010-2011 году работа была направлена на развитие компьютерной модели: | В 2010-2011 году работа была направлена на развитие компьютерной модели: | ||
* разработаны модели монокристаллического материала, монокристаллического материала с дефектами и поликристаллического материала; | * разработаны модели монокристаллического материала, монокристаллического материала с дефектами и поликристаллического материала; | ||
Строка 42: | Строка 35: | ||
* установлена регулярность результатов моделирования. | * установлена регулярность результатов моделирования. | ||
+ | '''[[Нужны ссылки на последние статьи!]]''' [[Участник:Антон Кривцов|Антон Кривцов]] | ||
+ | |||
+ | ==Перспективы дальнейшей работы== | ||
+ | [[Сергей Ле-Захаров]] предлагает | ||
+ | * провести моделирование процесса сверления в пакете [[EDEM]]; | ||
+ | * использовать неотражающие граничные условия для описания бесконечной области конечной моделью; | ||
+ | * использовать более сложные потенциалы взаимодействия частиц образца чтобы учесть, например, касательные компоненты взаимодействия между частицами | ||
+ | * изучить и, возможно, применить технологию Random Particle Model (разновидность DEM) | ||
+ | * изучить и, возможно, применить технологию PDS FEM (Particle Discretization Scheme FEM) | ||
+ | * изучить и, возможно, применить еще какую-нибудь технологию | ||
+ | [[Игорь Асонов]] предлагает | ||
+ | * реализовать возможность импорта геометрии из [[CAD]]; | ||
+ | * реализовать возможность 3D моделирования; | ||
+ | |||
+ | |||
+ | '''[[Нужно подумать]]''', что уже сделано и еще можно сделать полезного для практиков. А также об установлении соответствия между разными моделями, о получении конкретных значений параметров аналитической модели на основе компьютерной, а параметров компьютерной на основе эксперимента. [[Участник:Антон Кривцов|Антон Кривцов]] | ||
+ | |||
+ | ===План действий=== | ||
+ | * Игорь Асонов. Выложить статью [[Екатерина Павловская|Екатерины Павловской]] JSV 2005, статью Инга, нашу статью с АРМа. | ||
+ | * Сергей Ле-Захаров. Найти в литературе [[прочностные характеристики основных горных пород]] (базальт, гранит, песчаник, известняк, ???). | ||
+ | Бразильский тест? Предел прочности на растяжение? Тест на ударную вязкость (тест Шарпи)? Твердость и микротвердость (особенно актуально для песчаника)? Спросить у Игоря Беринского (у него есть книжка). | ||
+ | Составить таблицу, послать Игорю Асонову. | ||
+ | * Игорь Асонов. Установить соответствие модельного материала реальному и наоборот (модуль Юнга, коэф. Пуассона, прочностные характеристики, ???). Поставить модельные эксперименты (откольное разрушение, Браз. тест)? | ||
+ | Надо сделать прикидки! | ||
+ | Рассмотреть на примере sandstone. | ||
+ | * Игорь Беринский. Проверить в статье наличие двух способов задания хрупкого материала. | ||
− | + | Оптимальное соотношение WOB/A зависит от типа материала - важно сказать! | |
+ | Как его практически применить? | ||
+ | Нужно научиться определять тип материала в процессе бурения. Возможные решения: | ||
+ | * Сейсморазведка. Недостаток - низкое пространственное разрешение, определяются осредненные по пространству характеристики. | ||
+ | * Анализ материала, выходящего наружу с жидкостью. Недостаток - большая задержка. | ||
+ | * Решение! Сделать систему с обратной связью! '''Smart vibration drilling''' (intelligent, intellectual). Координировать процесс нагружения на основе динамического отклика в инструменте. Использовать акселерометр. Измерить "кардиограмму", поставить диагноз, назначить лечение. Можно также интегрированием ускорения получать скорость продвижения. | ||
− | ===Участники проекта== | + | |
+ | ===План действий на поездку 13.06.11 - 24.06.11=== | ||
+ | * Internal progress | ||
+ | ** ''develop MD-input from text file'' | ||
+ | * Real material | ||
+ | ** check compressed inter-particle force (it already developed - make stretch test for this material) | ||
+ | ** ask specific material properties from lab (size of grains, ultimate strain, compressive strength, porosity, Young and Poisson modulus, long. velocity, actual forces of impact) - for granite, for sandstone | ||
+ | ** calculate parameters for numerical experiments: number of particles per grain, force compression coefficient k, vibration drilling frequency, static force, dynamic force, parameters of horizontal force (angular velocity of drill-bit with and without loading) | ||
+ | ** program indentation numerical experiment | ||
+ | ** run numerical experiments (indentation test and stretch test) for granite | ||
+ | * Smart vibration drilling | ||
+ | ** understand, what could be measured in the experiment: acceleration, static force, vibration drilling frequency, amplitude of drill bit oscillations, rotary speed (during the drilling process and without the loading)? | ||
+ | ** what experimental data can we use as a feedback? | ||
+ | ** how does optimal ratio depend on the real material (in the lab)? | ||
+ | ** understand relation between acceleration diagram and speed of drilling|optimal ratio | ||
+ | |||
+ | ===Перспективные направления=== | ||
+ | |||
+ | ==Участники проекта== | ||
+ | На 2011 год состав участников проекта указан в таблицах ниже. | ||
Со стороны СПбГПУ, Россия | Со стороны СПбГПУ, Россия | ||
Строка 58: | Строка 101: | ||
|- | |- | ||
| [[Лобода О.С.]] | | [[Лобода О.С.]] | ||
− | | К.ф.-м.н., доц. | + | | К.ф.-м.н., доц. [[Кафедра "Теоретическая механика"|кафедры]] |
| Координатор | | Координатор | ||
|- | |- | ||
| [[Игорь Беринский| Беринский И.Е.]] | | [[Игорь Беринский| Беринский И.Е.]] | ||
− | | К.ф.-м.н., | + | | К.ф.-м.н., асс. на [[Кафедра "Теоретическая механика"|кафедре]] |
| Старший исследователь | | Старший исследователь | ||
|- | |- | ||
Строка 81: | Строка 124: | ||
| Роль в проекте | | Роль в проекте | ||
|- | |- | ||
− | | [http://www.abdn.ac.uk/engineering/people/ | + | | [http://www.abdn.ac.uk/engineering/people/details.php?id=e.pavlovskaia Ekaterina Pavlovskaia] |
− | | К.ф.-м.н., | + | | К.ф.-м.н., Senior Lecturer, Aberdeen University |
| Руководитель проекта | | Руководитель проекта | ||
|- | |- | ||
− | | [http://www.abdn.ac.uk/engineering/people/ | + | | [http://www.abdn.ac.uk/engineering/people/details.php?id=m.wiercigroch Marian Wiercigroch] |
| Professor, Six Century Chair in Applied Dynamics, <BR> Aberdeen University | | Professor, Six Century Chair in Applied Dynamics, <BR> Aberdeen University | ||
| Научный консультант | | Научный консультант | ||
|- | |- | ||
− | | [http://www.abdn.ac.uk/engineering/people/ | + | | [http://www.abdn.ac.uk/engineering/people/details.php?id=j.ing James Ing] |
− | | Ph.D., | + | | Ph.D., Postdoctoral Research Fellow, Aberdeen University |
| Исследователь | | Исследователь | ||
|- | |- | ||
| [http://www.abdn.ac.uk/engineering/people/details.php?id=o.k.ajibose Olusegun Ajibose] | | [http://www.abdn.ac.uk/engineering/people/details.php?id=o.k.ajibose Olusegun Ajibose] | ||
− | | Ph.D., Research Fellow, Aberdeen University | + | | Ph.D., Research Fellow, Aberdeen University |
| Исследователь | | Исследователь | ||
|} | |} | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
== Литература == | == Литература == | ||
Строка 159: | Строка 163: | ||
<ref name="Ing_2010_APM">Ing J., Pavlovskaia E., Wiercigroch M., Asonov I., Berinskiy I. 'Particle Dynamics to Model Brittle Rocks'. Proceedings of XXXVIII International Summer School–Conference APM. 1-5 july 2010, pp.265-272. [[Медиа:Ing_APM2010_Particle_Dynamics_to_Model_Brittle_Rocks.pdf|(12.72 Mb)]]</ref> | <ref name="Ing_2010_APM">Ing J., Pavlovskaia E., Wiercigroch M., Asonov I., Berinskiy I. 'Particle Dynamics to Model Brittle Rocks'. Proceedings of XXXVIII International Summer School–Conference APM. 1-5 july 2010, pp.265-272. [[Медиа:Ing_APM2010_Particle_Dynamics_to_Model_Brittle_Rocks.pdf|(12.72 Mb)]]</ref> | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
</references> | </references> | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− |