Конечно-элементное моделирование разрушения изгибом плавающей ледовой балки

Abstract

Объектом исследования является ледовая балка, двигающаяся с постоянной скоростью на наклонную опору. Цель исследования – расчетно-экспериментальное определение координаты разлома ледовой балки с учетом различных способов моделирования упругого основания и сопоставление с данными модельного эксперимента. Для моделирования взаимодействия ледовой балки с наклонной опорой используется метод конечных элементов. Материалом для разработки численной модели служат данные серии модельных экспериментов. Разработана модель с тремя различными способами моделирования упругого основания: по Винклеру, дискретно распределёнными упругими элементами и при помощи твёрдого тела. Подтверждена эквивалентность всех способов моделирования упругого основания. Рассмотрено два типа контакта между водным основанием и балкой. Определение координаты разлома балки из модельного льда при малых скоростях может быть выполнено в квазистатической постановке без решения динамической задачи. Предложено три способа моделирования упругого основания. This paper discusses moving of an ice beam at constant speed onto an inclined support. The purpose of this study was experimental and numerical determination of the ice beam breaking distance, considering various methods of the elastic foundation modeling and comparison with the data of the model experiment. The finite element method is used to model the interaction of an ice beam with an inclined support. Numerical model was based on the data from the series of model experiments. The model with three different methods for modeling an elastic foundation has been developed: according to Winkler, discretely distributed elastic elements and using a rigid body. The equivalence of all the methods of elastic foundation modeling is confirmed. The influence of the type of contact between the water base and the beam on modeling accuracy is analyzed. Determination of the beam breaking distance for model ice beam at low speeds can be performed in a quasi-static formulation without solving the dynamic problem. Three methods are proposed for modeling an elastic foundation.