- Код статьи
- 10.31857/S2686740024010033-1
- DOI
- 10.31857/S2686740024010033
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 514 / Номер выпуска 1
- Страницы
- 20-28
- Аннотация
- Лед является материалом со сложной неоднородной структурой. Его свойства зависят от многих факторов и изменяются в процессах деформирования. Таким образом, вопрос о выборе реологический модели льда остается открытым. В данной работе исследуется поведение льда на примере медленного удара по нему шаровым индентором. Целью ставится разработка методики подбора подходящей модели методами численного моделирования на основе сравнения с экспериментом. Рассматриваются модели упругости, упругопластичности с критериями фон Мизеса и Мизеса–Шлейхера, модель упругости с упругопластическим включением. Определяющая система уравнений решается сеточно-характеристическим методом. Сравнение моделей проводится на основе мгновенной скорости и глубины осадки шара. Изучается влияние параметров моделей на полученные результаты. В итоге подбирается набор параметров, восстанавливающий решение ближе всех к эксперименту.
- Ключевые слова
- реология льда математическое моделирование сеточно-характеристический метод упругопластичность
- Дата публикации
- 16.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 18
Библиография
- 1. Staroszczyk R. Formation and Types of Natural Ice Masses / In: Ice Mechanics for Geophysical and Civil Engineering Applications. GeoPlanet: Earth and Planetary Sciences. Springer, Cham. 2018. P. 7–19. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-030-03038-4_2
- 2. Maurel A, Lund F, Montagnat M. Propagation of elastic waves through textured polycrystals: application to ice // Proc. Math. Phys Eng. Sci. 2015. V. 71. № 2177. 20140988. https://doi.org/10.1098/rspa.2014.0988
- 3. Muguruma J. Effects of surface condition on the mechanical properties of ice crystal // J. Physics D: Applied Physics. 1969. V. 2. № 11. P. 1517–1525. https://www.doi.org/10.1088/0022-3727/2/11/305
- 4. Новацкий В. Теория упругости. М.: Мир, 1975. 872 с.
- 5. Sinha N.H. Elasticity of natural types of polycrystalline ice // Cold Regions Science and Technology. 1989. V. 17. № 2. P. 127–135. http://dx.doi.org/10.1016/S0165-232X (89)80003-5
- 6. Neumeier J.J. Elastic Constants, Bulk Modulus, and Compressibility of H2O Ice Ih for the Temperature Range 50 K–273 K // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2018. V. 47. № 3. 033101. http://dx.doi.org/10.1063/1.5030640
- 7. Langleben M.P. Youngs modulus for sea ice // Canadian Journal of Physics. 1962. V. 40. № 1. P. 1–8. http://dx.doi.org/10.1139/p62-001
- 8. Frankenstein G., Garner R. Equations for Determining the Brine Volume of Sea Ice from −0.5° to −22.9 °C // J. Glaciology. 1967. V. 6. № 48. P. 943–944. https://doi.org/10.3189/S0022143000020244
- 9. Timco G.W., Weeks W.F. A review of the engineering properties of sea ice // Cold Regions Science and Technology. 2010. V. 60. № 2. P. 107–129. http://dx.doi.org/10.1016/j.coldregions.2009.10.003
- 10. Schulson E.M. Brittle failure of ice // Engineering Fracture Mechanics. 2001. V. 68. № 17–18. P. 1839–1887. http://dx.doi.org/10.1016/S0013-7944 (01)00037-6
- 11. Ince S. T., Kumar A., Paik J. K. A new constitutive equation on ice materials // Ships and Offshore Structures. 2017. V. 12. № 5. P. 610–623. https://doi.org/10.1080/17445302.2016.1190122
- 12. Snyder S.A., Schulson E.M., Renshaw C.E. Effects of prestrain on the ductile-to-brittle transition of ice // Acta Materialia. 2016. V. 108. № 10. P. 110–127. http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2016.01.062
- 13. Jellinek H.H.G., Brill R. Viscoelastic Properties of Ice // J. Applied Physics. 1956. V. 27. № 10. P. 1198–1209. https://doi.org/10.1063/1.1722231
- 14. Schulson E.M., Duval P. Ductile behavior of polycrystalline ice: experimental data and physical processes. / In: Creep and Fracture of Ice. 2009. P. 101–152. https://doi.org/10.1017/CBO9780511581397.007
- 15. Качанов Л.М. Механика пластических сред. М.: Гостехиздат, 1948. 217 с.
- 16. Коврижных А.М. Уравнения плоского напряженного состояния при условии пластичности Мизеса–Шлейхера // Прикладная механика и техническая физика. 2004. Т. 45. № 6. С. 144–153.
- 17. Petrov I.B. Grid-characteristic methods. 55 years of developing and solving complex dynamic problems // Computational Mathematics and Information Technologies. 2023. V. 6. № 1. P. 6–21. http://dx.doi.org/10.23947/2587-8999-2023-6-1-6-21
- 18. Petrov I.B., Golubev V.I., Ankipovich Y.S., Favorskaya A.V. Numerical Modeling of Acoustic Processes in Gradient Media Using the Grid-Characteristic Method // Dokl. Math. 2022. V. 106. № 3. P. 449–453. http://dx.doi.org/10.1134/S1064562422700090
- 19. Kholodov A.S., Kholodov Y.A. Monotonicity criteria for difference schemes designed for hyperbolic equations // Comput. Math. and Math. Phys. 2006. V. 46. № 9. P. 1560–1588. http://dx.doi.org/10.1134/S0965542506090089
- 20. Гусева Е.К., Голубев В.И., Петров И.Б. Линейные квазимонотонные и гибридные сеточно-характеристические схемы для численного решения задач линейной акустики // Сиб. журн. вычисл. математики. 2023. Т. 26 № 2. С. 135–147. http://dx.doi.org/10.15372/SJNM20230202
- 21. Epifanov V.P. Physical mechanisms of ice contact fracture // Dokl. Phys. 2007. V. 52. № 1. P. 19–23. http://dx.doi.org/10.1134/S1028335807010053
- 22. Епифанов В.П., Лычев С.А. Волновые явления при ударе жесткого индентора о лед // Волны и вихри в сложных средах: 13-я международная школа-конференция молодых ученых. Сборник материалов школы. 2022. С. 105–108.
- 23. Епифанов В.П. Особенности контактного разрушения льда // Лед и Снег. 2020. Т. 60. № 2. С. 274–284. https://doi.org/10.31857/S2076673420020040
