Исследование напряженно-деформированного состояния ледяного покрова, находящегося под действием движущейся нагрузки

• Автор: Жесткая, Валентина Дмитриевна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 309 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Основные обозначения и сокращения
Введение
1. Обзор исследований напряженно-деформированного состояния ледяного покрова, находящегося под действием движущейся нагрузки
1.1. Экспериментальные исследования деформаций ледяного покрова, вызываемых движущимися нагрузками
1.2. Теоретические исследования колебаний пластин на упругом основании и ледяного покрова под действием движущихся
нагрузок
1.2.1. Колебания бесконечных пластин на упругом
основании
1-.2.2. Колебания ледяного покрова
1.3. Резонансный метод разрушения ледяного покрова и его
реализация с помощью СВП
1.4. Постановка задачи
2. Определение напряженно-деформированного состояния ледяного покрова, находящегося под действием движущейся нагрузки
2.1. Основные зависимости задачи
2.2. Исключение функции потенциала движения жидкости
2.3. Система матричных дифференциальных уравнений
задачи
2.4. Решение системы матричных дифференциальных
уравнений задачи
2.5. Коэффициенты в матричных дифференциальных
уравнениях задачи
2.5.1. Матрицы [К]] , [К]2, [К]3 для прямоугольного
конечного элемента пластины
2.5.2. Матрицы [К]( , [К]2, [К]з для треугольного
конечного элемента пластины
2.6. Построение конечного элемента методом сборки из субэлементов
2.7. Определение напряжений в точках ледяной пластины
2.8. Основные особенности программного комплекса
для расчета НДС ледяного покрова
2.8.1. Вычисление собственных векторов [Х]т и собственных значений к!П
2.8.2. Определение узловых перемещений
2.8.3. Определение напряжений
2.8.4. Определение прогибов в точках конечного элемента
3. Некоторые задачи о движении нагрузки по ледяному покрову
и их решение в динамической постановке
3.1. Расчет напряженно-деформированного состояния ледяного покрова при прямолинейном движении нагрузки
3.1.1. Задача 1. Движение нагрузки с начальным ускорением
3.1.2. Задача 2. Движение нагрузки при нулевом времени разгона
3.1.3. Задача 3. Внезапное приложение силы
3.2. Расчет напряженно-деформированного состояния ледяного покрова при движении нагрузки по синусоидальной
траектории
3.2.1. Движение нагрузки по сплошному ледяному покрову

3.2.2. Движение нагрузки по полубесконечному ледяному
покрову
3.3. Расчет напряженно-деформированного состояния ледяного покрова при действии на него движущейся распределенной нагрузки
3.4. Расчет прогибов ледяного покрова с ограниченным пространством свободной воды
3.5. Расчет напряженно-деформированного состояния ледяного покрова, имеющего заторошенные участки
3.6. Движение нагрузки по ледяному покрову водоема ограниченных размеров
4. Зависимость основных параметров напряженно-деформированного состояния ледяного покрова от скорости движения нагрузки.
Резонансная скорость
4.1. Расчет резонансных значений скорости, максимальных прогибов и напряжений в ледяном покрове при решении задачи в динамической постановке
4.2. Сопоставление экспериментального и теоретического определения резонансных скоростей
4.3. Сопоставление теоретического и экспериментального определения прогибов
5. Решение задачи о прямолинейном движении нагрузки по
ледяному покрову в квазистатической постановке
5.1. Основные уравнения задачи
5.2. Система матричных уравнений задачи и ее решение
5.3. Матрицы [К]т , [Я], [Т] для прямоугольного конечного элемента
5.4. Вычисление напряжений в точках пластины

Резонансный способ разрушения ледяного покрова может осуществляться любым транспортным средством, обладающим возможностью перемещаться по льду с достаточной скоростью и создающим необходимую для разрушения льда нагрузку [70, 77, 115, 144, 159]. Основными причинами предпочтения, отдаваемого СВП при реализации резонансного способа, являются: отсутствие непосредственного контакта судна со льдом; проходимость над заснеженным ледяным покровом; безопасность движения над битым льдом и чистой водой; возможность разрушения льда в водоеме малой глубины; возможность совмещения транспортных и ледокольных функций; способность преодолевать различные препятствия и высокая мобильность.
На рис. 1.9 - 1.12 показано разрушение ледяного покрова при испытаниях резонансного метода разрушения льда с применением СВП, проводившихся на реке Амур в 1984 - 1992 г. [41, 42]. В испытаниях принимали участие СВП “Гепард” (вес 18 кН, длина 6,9 м, ширина 3,2 м, площадь воздушной подушки
22,1 м2), десантно-штурмовой катер “Скат” (вес 205 кН, длина 17,0 м, ширина 7,4 м, площадь воздушной подушки 112 м2), десантный корабль на воздушной подушке “Мурена” (вес 1200 кН, длина 30 м, ширина 13 м, площадь воздушной подушки 350 м2).
В процессе экспериментирования с СВП и их практического использования в качестве ледоразрушающего средства были выработаны некоторые приемы маневрирования, позволяющие повысить интенсивность волнообразования в ледяном покрове и, как следствие, эффективность резонансного способа разрушения льда.
Первый прием. После того, как за судном разовьются волновые колебания льда, скорость СВП снижали так, что идущий за кормой первый гребень волны опережал судно, и оно начинало как бы скатываться на подошву волны. В момент, когда судно получало максимальный дифферент на корму, скорость вновь повышали до прежней величины. Амплитуды колебаний льда при этом возрастали, поскольку волновое движение ледяного покрова получало допол-