Релаксационные свойства ледяного покрова

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.

1. Песчанский И.С. Ледоведение и ледотехника. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 467 с.

2. Кобеко П.П., Шишкин Н.И., Марей Ф.И., Иванова Н.С. Пластическая деформация и вязкость льда // Журнал технической физики. 1946. Т. 16. Вып. 3. С. 263–272.

3. Crary A.P., Cotell R.D., Oliver. J.C. Geophysical studies in the Beaufort Sea 1951 // Trans. Amer. Geoph. Union. 1952. V. 33. P. 211–216.

4. Войтковский К.Ф. Механические свойства льда. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 99 с.

5. Доронин Ю.П., Хейсин Д.Е. Морской лед. Л.: Гидрометеоиздат. 1975. 318 с.

6. Фрейденталь А., Гейрингер X. Математические теории неупругой сплошной среды. М.: Физматгиз, 1962. 432 с.

7. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 216 p.

8. Хейсин Д.Е. К задаче упруго-пластического изгиба ледяного покрова // Труды ААНИИ. 1964. Т. 267. С. 143–149.

9. Волков В.М. Модели сплошных сред и прикладные задачи пластичности. Горький: ГПИ им. А.А. Жданова, 1972. 124 с.

10. Сорокин Е.С. Методы экспериментального определения внутреннего трения в твердых материалах // Труды МИИТ. 1964. Bып. 193. C. 5–41.

11. Войтковский К.Ф. Реология льда и снега // Труды первого всесоюзного симпозиума по реологии грунтов. Ереван, 1973. С. 26–42.

12. Лавров В.В. Вязкость льда в зависимости от температуры // Журнал технической физики. 1949. Т. 17. Вып. 9. С. 1027–1034.

13. Голушкевич С.С. О некоторых задачах теории изгиба ледяного покрова. Л.: Воениздат, 1947. 231 с.

14. Карташкин Б.Д. Экспериментальные исследования физико-механических свойств льда // Труды ЦАГИ. 1947. № 607. 42 c.

15. Деформации и напряжения в целых ледяных полях при возбуждении изгибно-гравитационных волн движущейся нагрузкой // Отчет ААНИИ. Научный руководитель темы В.В. Богородский. Шифр темы 076. Инв. № Р-3843. Л., 1978. 18 с.

16. Иванов К.Е., Кобеко П.П., Шульман А.Р. Деформация ледового покрова при движении грузов // Журнал технической физики. 1946. Т. 16. С. 257–262.

17. Смирнов В.Н. Исследование изгибных колебаний дрейфующего льда // Проблемы Арктики и Антарктики. 1966. Bып. 23. C. 47–49.

18. Смирнов В.Н. Некоторые вопросы натурного исследования деформаций и напряжений в ледяном покрове // Труды ААНИИ. 1976. T. 331. C. 133–140.

19. Takizawa T. Deflection of a floating sea ice sheet induced by a moving load // Cold Regions Sci. Techn. 1985. V. 11. P. 171–180.