Журнал СФУ. Математика и физика / Упругопластическая модель льда с динамическим разрушением для моделирования нелинейных процессов во время низкоскоростного удара

Полный текст (.pdf)
Номер
Журнал СФУ. Математика и физика. 2025 18 (2)
Авторы
Гусева, Евгения К.; Голубев, Василий И.; Петров, Игорь Б.; Епифанов, Виктор П.
Контактная информация
Гусева, Евгения К. : Кафедра вычислительной физики Московский физико-технический институт Долгопрудный, Российская Федерация; Голубев, Василий И. : Кафедра вычислительной физики Московский физико-технический институт Долгопрудный, Российская Федерация; Петров, Игорь Б. : Кафедра вычислительной физики Московский физико-технический институт Долгопрудный, Российская Федерация; Епифанов, Виктор П. : Институт проблем механики им. Ишлинского РАН Москва, Российская Федерация
Ключевые слова
ice rheology; non-linear waves; hydrostatic core; Von Mises–Schleicher yield criterion; fractures; low-speed impact; реология льда; нелинейные волны; критерий текучести Мизеса–Шлейхера; трещины; низкоскоростной удар
Аннотация

Определение деформации льда в процессе приложения динамических нагрузок играет первостепенную роль для понимания многих процессов, происходящих в Арктическом регионе. Однако решение задачи выбора наиболее подходящей модели усложняется из-за происходящих структурных изменений, влияющих на поведение льда. Для отражения наблюдаемой локализации разрушений применяется динамический критерий Мизеса–Шлейхера для выделения гидростатического ядра в упругопластическом образце льда. Таким образом, также учитывается изменение прочности льда в зависимости от величины напряжений. В ядре в условиях всестороннего сжатия лед может крошиться, возможно образование микротрещин и рекристаллизация. Дополнительно учитывается трещинообразование в объеме материала с помощью критерия по главным напряжениям. Модель верифицируется на основе моделирования лабораторного эксперимента по низкоскоростному прямому удару. Основной особенностью данной работы является изучение влияния нелинейных процессов на динамику столкновения. Применение сеточно-характеристического метода позволяет точно разрешать образующиеся волны. В результате удалось продемонстрировать образование нелинейной волны, вызывающей трещинообразование при прохождении через лед. К тому же, анализ деформационных кривых подтвердил возможность согласования расчетов с экспериментом

Страницы
177–188
EDN
GBYSKG
Статья в архиве электронных ресурсов СФУ
https://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/154453