Комсомольскна-Амуре
Komsomolsk-on-Amur
Целью данной работы являлось обобщение известных данных и проведение опытов по определению релаксационных свойств льда в составе ледяного покрова при кратковременном (не более 1 мин) нагружении. Проблема заключается в том, что при решении прикладных задач ледотехники лед часто рассматривается как упругий изотропный материал, а для изучения его напряженно-деформированного состояния (НДС) привлекают аппарат теории изгиба упругих пластин. Это не позволяет выполнять теоретические расчеты при возбуждении движущимися нагрузками резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ), т. к. в этих условиях прогибы льда возрастают до бесконечности и известные решения становятся непригодными. В действительности лед отчетливо проявляет свойства квазиизотропной среды, причем соотношения между напряжениями и деформациями носят вязкоупругий характер. В работе отмечено, что в зависимости от режима нагружения ледяного покрова внешними нагрузками его неупругие свойства по-разному влияют на характер его поведения, при этом вязкоупругие свойства ледяного покрова хорошо описываются линейными моделями неупругих сплошных сред Максвелла или Кельвина–Фойгта. На основании соответствующей обработки известного экспериментального материала и результатов выполненных в полевых условиях экспериментальных исследований методом нагружения ледяного покрова уравновешенными нагрузками с помощью специально изготовленного нагружающего устройства, представлявшего собой раму с тремя опорами (это позволяло исключать влияние на результаты экспериментов ложной упругости воды) для указанных реологических моделей поведения льда приведены наиболее вероятные диапазоны изменения времен релаксации напряжений и деформаций ледяного покрова в рассмотренных ледовых условиях. Полученные результаты могут быть использованы при теоретических исследованиях задач ледотехники.
The aim of this work was to generalize the known data and conduct experiments to determine the relaxation properties of ice in the ice cover under short-term (no more than 1 min.) loading. The problem lies in the fact that when one is solving applied problems of ice engineering, ice is often considered as an elastic isotropic material, and its stress-strain state (SSS) is studied in terms of the theory of bending of elastic plates. This does not allow performing theoretical calculations when resonant flexural gravity waves (IGW) are excited by moving loads, because under these conditions, the deflections of the ice increase to infinity and the known solutions become unusable. In fact, ice clearly manifests the properties of a quasi-isotropic medium, and the relationship between stresses and deformations is of a viscoelastic nature. It is noted in the work that, depending on the mode in which external loads act on the ice cover, its inelastic properties affect the nature of its behavior in different ways, while the viscoelastic properties of the ice cover are well described by the linear models of Maxwell or Kelvin-Voigt inelastic continuous media. The experimental material is duly processed and analysis is carried out of the results of experimental studies performed in the field by loading the ice cover with balanced loads using a specially made loading device, which was a frame with three supports. The design of the device made it possible to load the ice cover with balanced loads, which made it possible to exclude the influence of false elasticity of water on the results of experiments. For the rheological models of ice behavior indicated, the most probable ranges of changes in the relaxation times of stresses and deformations of the ice cover in the ice conditions considered are given. The results obtained can be used in theoretical studies of ice engineering problems.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.