Обоснование энергетического подхода к определению параметров циклической ледовой нагрузки на шельфовые сооружения

Аннотация

Определение величины силового воздействия ледовых образований на морское ледостойкое основание производится по расчетной формуле, описывающей принятую модель разрушения льда. Лед в контактной зоне ледового поля с сооружением, в зависимости от его температуры и скорости взаимодействия, может разрушаться в широком диапазоне механизмов его разрушения – от вязкого до хрупкого. Здесь представлена разработка модели упруго-хрупкого разрушения льда, учитывающая разрушение кромки ледового поля всеми возможными типами трещин, делящими локальную область массива льда в зоне контакта с сооружением на клиновидные или трапециевидные фрагменты. Предложено все процессы разрушения льда, имеющие различную природу, рассматривать как единообразный, но комплексный процесс, математическое описание которого во времени можно выполнить с использованием универсального энергетического критерия разрушения. Приводятся обоснования закономерности такого подхода, основанные на феноменологическом анализе явления циклического разрушения льда в контактной зоне, на результатах численного моделирования картины развития разрушений в массиве льда у кромки ледовой плиты на контакте с опорой сооружения, а также на данных физического моделирования изучаемого процесса. В качестве универсального критерия в работе рассматривается предельное значение накопленной в единице объема льда перед сооружением потенциальной энергии упругого сжатия – удельной упругой энергии механического разрушения морского льда.