Напряженно деформированное состояние пластины лежащей на воде под движущийся нагрузкой
Заказать уникальную дипломную работу- 81 81 страница
- 58 + 58 источников
- Добавлена 23.11.2019
- Содержание
- Часть работы
- Список литературы
- Вопросы/Ответы
Введение 3
. Глава I. Физико-механические свойства льда и снега 5
1.1 Краткие сведенья о физико-механических свойствах пресноводного льда и снега 5
1.2 Выбор наиболее вероятных физико-механических характеристик ледяного покрова 11
1.2.1 Плотность льда 11
1.2.2 Коэффициент Пуассона 12
1.2.3 Модуль упругости (модуль Юнга) 13
1.2.4 Модуль сдвига 17
1.2.5 Прочность льда при изгибе 18
1.2.6 Механические свойства 19
1.2.7 Упругие свойства 28
1.3 Несущая способность ледяного покрова 33
1.4 Экспериментальные исследования деформаций ледяного покрова, вызываемых движущимися нагрузками 37
2. Математическое моделирование движущейся нагрузки твердого ледяного покрова 50
2.1 Общие понятия волновой теории 50
2.1.1 Фазовая скорость, групповая скорость и дисперсия 51
2.2.2. Механические и физические свойства льда 53
2.2. Механизм деформации льда 59
2.3. Изгибная волна 62
2.4. Волновые уравнения для волн в вязкоупругих пластинах 63
3. Численное моделирование процессов деформирования льда 66
3.1 Моделирование напряженно деформированного состояния пластины под действием внешних сил и моментов 66
3.2. Моделирование движущейся нагрузки на пластине льда 70
3.3. Оценка напряженно-деформированного состояния ледяной пластины при движении нагрузки 77
Заключение 80
Библиографический список 81
ВеличинуU можноопределить теоретически - по полям напряжений.Слайд 19.В.М. Козин также указывает, что разрушение льда можно оценить как угол наклона касательной к сдеформированной изгибом поверхности, достаточный для полного разрушения льда при изгибе. Экспериментальные результаты показали, что наклон должен быть не менее 15°. Тогда в качестве параметра для полного разрушения сплошного ледяного покрова, можно принять значение угла наклона касательной к изогнутой поверхности ледяной пластины, характеризующее кривизну изгибно-гравитационных волн и равное величине, α = 2πω/λгде ω — значение прогиба изгибно-гравитационных волн; λ— длина изгибно-гравитационных волн.Экспериментальные исследования показали, что использование предложенного критерия может существенно упростить задачу оценки ледоразрушающей способности ИГВ генерируемых движущимся телом при его движении в различных ледовых условиях. Критерий также может использоваться для определения степени разрушенности льда, т. к. характер разрушения и трещинообразования достаточно точно совпадают с предложенным значением полного раз-рушения ледяного покрова равным 0,04.Приведена зависимость коэффициента α от величины прогиба пластины для скорости v = 0,75 м/с.Слайд 20.В работе было выполнено построение математической модели и разработаны программы для получения численного решения, описывающего динамический отклик ледяной дороги, и получены численные результаты для различных случаев движения грузового и легкового транспорта, перемещение которых создает волновые структуры в ледяном покрове.В ходе выполнения работы была достигнута поставленная цель и решены частные задачи. При этом были получены следующие результаты:Исследования несущей способности льда в контексте потепления климата и уменьшения средней величины срока замерзания воды необходимы для обеспечения безопасности и эффективности транспортировки.В настоящей работе была теоретически смоделирована реакция ледяной дороги на движущиеся нагрузки. Лед моделировался как линейно упругая пластина, взаимодействующая с невидимой несжимаемой жидкостью под ней. В результате расчётов методом КЭ была получена динамика распространения волны прогиба ледяной плиты во времени. Увеличение веса движущейся нагрузки приводит к увеличению амплитуды ее прогиба. Напротив, увеличение толщины ледяной плиты уменьшает амплитуду отклонения плиты.При превышении скорости движущейся нагрузки значения критической скорости, на ледяной дороге будут устойчивые волны. Когда груз движется достаточно быстро, позади груза есть теневая зона, где ледяная дорога не отклоняется. Как теоретическая модель, так и численное решение могут помочь в улучшении безопасности и эксплуатации ледовых дорог. Даны некоторые предварительные выводы, которые могут помочь при проведении ледовых дорожных работ.Благодарю за внимание.
1. Аполлов Б. А. Учение о реках / Аполлов Б. А. - М.: Изд-во МГУ, 1951.- 352с.- ISBN 5-691-00090
2. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. – Владивосток.: ИАПУ, 1993. - 44с.
3. Благовещенский С.Н. Качка корабля / Благовещенский С.Н.-Л .: Судпромиз, 1954,.-520с.- ISBN 5-691-00767
4. Песчанский И.С. Ледоведение и ледотехника / Песчанский И.С.-Л.: Морской транспорт.-1963.-345с.
5. Богородский В.В. Лед. Физические свойства. Современные методы гляциологии / В.В.Богородский, В.П.Гаврилов. - Л.: Гидрометеоизд., 1981.- 584с. - ISBN 5-691-05785
6. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов / Феодосьев В.И.- М.: Наука, 1986.-512с.
7. Богданов В.Б. Опыт эксплуатации ледоочистительной приставки типа ЛП-18: Передовой опыт и новая техника, Научно техн.об./Богданов В.Б.-М.: Транспорт,1980.-176c.
8. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа/Лойцянский Л.Г. - М.: Наука, 1978. -736 с. - ISBN 5-691-000187
9. Иванов К.Е. Грузоподъемность ледяного покрова и устройство дорог на льду/ Иванов К.Е. - Л.:Главсевморпуть, 1949.-182с.
10. Корнеев Б.Г. Вопросы расчета балок и плит на упругом основании / Корнеев Б.Г. - М.:Стройтэдат,1954.-192c.
11. Бутягин И.П. Прочность льда и ледяного покрова / Бутягин И.П.- Новосибирск : Наука, 1966.-153с. - ISBN 5-691-000985
12. Альтшуль А.Д. Гидравлическое сопротивление /Альтшуль А.Д.-М.:Стройизд,1973.-134c. - ISBN 5-691-000565
13. Башта Т.М. Гидравлики, гидромашины и гидроприводы / Башта Т.М.-М.: Машиностроение,1982.-424с. - ISBN 5-691-000641
14. Башаринов A. E. Результаты наблюдения теплового радиоизлучения земной поверхности по данным эксперимента на ИСЗ «Космос-243»: Космические исследования / Башаринов A. и др. -М.:Машиностроение,1987.-268с.
15. Берденников В.П. Изучение модуля упругости льда/ Берденников В.П. и др.- М.:Машиностроение, 1948.-123с.
16. Бернштейн С.А.Ледяная железнодорожная переправа: работа, теория и расчет ледяного слоя/ Бернштейн С.А. - М.: Транспечать, 1929.-42с.
17. Близняк Е. В. Гидрология и водные исследования / Близняк Е. В. - М.:Речиздат, 1946.- 428 с. - ISBN 5-691-001007
18. Богородский В. В. Упругие характеристики льда / Богородский В. В.// Акустический журнал.- 1958.- т. 4, вып. 1.- 313с.
19. Богородский В. В. Физические методы исследования ледников / Богородский В. В. - Л.: Гидрометеоиэдат, 1968.- 214с.
20. Богородский В. В. О нелинейных эффектах при разрушении льда в жидкости: Труды ААНИИ / Богородский В. В., Гаврило В. П., Гусев А. В.-М.: Транспечать,1970.-165c. - ISBN 5-691-007894
21. Богородский В. В. Радиотепловое излучение земных покровов/, Богородский В. В., Козлов А. И., Тучков Л. Т.- Л.: Гидрометеоиздат, 1977.- 223с. - ISBN 5-691-007809
22. Браун Д. X. Лед и снег: Упругость и прочность морского льда / Браун Д. X. - М.: Транспечать,1966.- 480c.
23. Брегман Г.Р.Ледяные переправы / Брегман Г.Р. - Свердловск: Гилпометеоичлат., 1943.- 151с. - ISBN 5-691-006009
24. Войтковский К. Ф. Механические свойства льда / Войтковский К. Ф. - М.: Изд-во АН СССР, 1960.-190с. - ISBN 5-691-008967
25. Войтковский К. Ф. Зависимость механических свойств льда от его структуры / Войтковский К. Ф. - Л.: Транспечать,1972.-389с. - ISBN 5-691-78
26. Таврило В. П. Радиальные колебания ледяной сферы в воде /Таврило В. П. - Труды ААНИИ, 1970.-137c.
27. Зубов Н.Н. Льды Арктики / Зубов Н.Н. - М.: Изд-во Главсевморпути, 1945. - 360с. - ISBN 5-691-008756
28. Зубов Н.Н. Основы устройства дорог на ледяном покрове / Зубов Н.Н. - М.: Гидрометеоиздат, 1942. - 74с.
29. Иванов К.Н. Деформация ледового покрова при движении грузов/ Браун Д. X. // Журнал технической физики.-1946.- т. 16, -262c.
30. Иванов К.Е. Грузоподъемность ледяного покрова и устройство дорог на льду / Иванов К.Е. - М.: Изд-во Главсевморпути, 1949. - 182с.
31. Качанов Л. М. Основы механики разрушения / Качанов Л. М. - М.: Наука, 1974. - 310с. - ISBN 5-691-008097
32. Кашкин Н.Н. Исследование работы ледяных аэродромов под нагрузкой от самолета / Кашкин Н.Н. - М.: ОНТИ НКТП, 1935. - 48с.
33. Козин В.М. О влиянии формы поперечной нагрузки на напряженно-деформированное состояние бесконечной ледяной пластины / Козин В.М. - Горьковск., 1989.-126c.
34. Лавров В.В. Деформация и прочность льда /Лавров В.В и др.-Л.:Гидрометеоизд,1969.-206с. - ISBN 5-800-008097
35. Лебедев А.И. Влияние ледяного покрова на распространение поверхностных гравитационных волн в вязкой жидкости / Лебедев А.И. - Севастополь: МГИ АН УССР, 1969.-126с.
36. Близняк Е. В. Инженерная гидрология / Близняк Е. В. - М. Речиздат, 1939.- 228 с. - ISBN 5-801-002131
37. Сериков М.И. Определение модуля упругости льда резонансным методом//Проблемы Артики.-1959.- вып.6.-123c.
38. Смирнов В.Н. Некоторые вопросы натурального исследования деформаций и напряжений в ледяном покрове: Труды ААНИИ.-Л.:Гидрометеоизт,1976.-140c.
39. Петров И.Г. Выбор наиболее вероятных значений механических характеристик льда: Труды ААНИИ.-Л.: Гидрометеоизт,1976.-141с.
40. Ранелс Л.К. Явление диффузии и релаксации во льду: Физика льда. Обзор докладов междунар.симп.9-14 сентября 1968г. в г.Мюнхене.-Л.1973.-124с.
41. Седов Г.Я. Перевозки по льду предметов большого веса / Седов Г.Я. - М.: Водный транспорт,1926. 146c. - ISBN 5-801-006754
42. Сытинский А.Д. Некоторые результаты исследований естественных колебаний ледяных полей Центральной Артики.-Красноярск:Наука,1964.-615с. - ISBN 5-50178-006754
43. Гаврило В.П. Радиальные колебания ледяной сферы в воде / Гаврило В.П. - Труды АНИИ, 1970.-137c.
44. Коржавин К.Н. Особенности физико-механических свойств пресноводного льда// Труды координационных совещаний по гидротехнике.-М.-1964.-334c.
45. Корунов М.М. Расчет ледяных переправ / Корунов М.М.-М.:Гослестехиздат,1940,-83с. - ISBN 5-800-006754
46. Панов В.В. Прочность образцов соленого льда на сжатие в условиях сложного нагружения / Панов В.В.- М.: Проблемы Арктики и Антарктики,1977.-186c.
47. Панфилов Д.Ф. К расчету грузоподъемности ледяного покрова при стоянке грузов на льду//Известия вузов СССР, cтроительство и архитектура.-1961.-57c.
48. Шилов Н.Л. О прочности льда / Шилов Н.Л.-М.: Метеорология и гидрология,1947.-73c. - ISBN 5-800-005679
49. Самуль В.И. Основы теории упругости и пластичности / Самуль В.И. - М.: высшая школа, 1982.-264с.
50. Войткуновский Я.И. Сопротивление движению судов / Войткуновский Я.И. - Л.:Судостроение-1988.-287с.
51. Сретенский Л.Н. Теория волновых движений жидкости / Сретенский Л.Н. -М.: ОНТИ,1936.-234c.
52. А. В. Палыгина Резонансный метод разрушения ледяного покрова М.: Изд-во ООО School Press, 2009. С. 48-50. ISSN 0130-5522
53. Корнев А. А., Крестьянинов В. Ф., Левщанов Л. П., Рябинкин А. Б. Натурные исследования разрушения льда резонансным методом амфибийным судном на воздушной подушке // Вопросы проектирования судов, плавающих во льдах. Межвузовский сб. науч. трудов.- Горький. — 1988. С. 107—117.
54. Sea Technology: Providing Safe Submarine Surfacing From Under Ice Cover. Sea Technology, November, 2010, № 11
55. Козин В. М., Повзык Н. Г., Шпорт В. И. Ледоразрушающая способность изгибно-гравитационных волн от движения объектов — М.: Дальнаука, 2005. — С. 191. — ISBN 5-8044-0508-X.
56. Жесткая В. Д. , Козин В. М., Исследование возможностей разрушения ледяного покрова амфибийными судами на воздушной подушке — М.: Дальнаука, 2003. — С. 161. — ISBN 5-8044-0384-2.
57. Козин В. М. Выбор основных параметров судов на воздушной подушке для разрушения ледяного покрова резонансным способом на ранних стадиях проектирования. Горьк. полит. инст.: Горький, 1982, Рук. Деп. в ЦНИИ «Румб», № ДP-1712
58. Зуев В. А., Козин В. М. Использование судов на воздушной подушке для разрушения ледяного покрова/ Владивосток. — М.: ДВГУ, 1988. — С. 128. — ISBN 5-8044-0384-2.
Вопрос-ответ:
Какие физико-механические свойства пресноводного льда и снега могут влиять на напряженно-деформированное состояние пластины, лежащей на воде?
Физико-механические свойства пресноводного льда и снега, такие как плотность, коэффициент Пуассона, модуль упругости (модуль Юнга), модуль сдвига и прочность, могут оказывать влияние на напряженно-деформированное состояние пластины. Например, плотность льда может определять его плавучесть и способность распределять нагрузку по поверхности воды. Коэффициент Пуассона характеризует способность материала менять свои поперечные размеры при нагружении, а модули упругости определяют его способность сопротивляться деформации. Прочность льда при изгибе может влиять на его способность выдерживать нагрузки и распределение напряжений в пластине.
Какие физико-механические характеристики льда и снега наиболее вероятны и как они связаны с напряженно-деформированным состоянием пластины на воде?
Наиболее вероятные физико-механические характеристики пресноводного льда и снега, такие как плотность, коэффициент Пуассона, модуль упругости (модуль Юнга), модуль сдвига и прочность, зависят от условий образования и состояния материала. Они могут варьироваться в широком диапазоне, но в основном определяются стабильностью и качеством льда и снега. Напряженно-деформированное состояние пластины на воде зависит от этих характеристик, поскольку они определяют способность материала выдерживать нагрузки и распределять напряжения в пластине.
Какие физико-механические характеристики пресноводного льда и снега являются наиболее вероятными?
Наиболее вероятными физико-механическими характеристиками пресноводного льда и снега являются его плотность, коэффициент Пуассона, модуль упругости (модуль Юнга), модуль сдвига и прочность при изгибе.
Как определяется плотность льда?
Плотность льда определяется как отношение массы льда к его объему. Обычно плотность льда составляет около 920 килограммов на кубический метр.
Что такое коэффициент Пуассона для льда?
Коэффициент Пуассона для льда характеризует его способность изменять свои поперечные размеры под воздействием продольной деформации. Обычно для льда коэффициент Пуассона составляет около 0,3.
Какой модуль характеризует упругость льда?
Упругость льда характеризуется его модулем упругости, также известным как модуль Юнга. Этот модуль определяет, насколько лед способен восстанавливать свою форму после деформации. Для пресноводного льда модуль упругости составляет около 9 гигапаскалей.
Какие механические свойства имеет лед при изгибе?
При изгибе лед обладает определенной прочностью, которая зависит от его структуры и состава. Обычно прочность льда при изгибе составляет около 1,5 мегапаскаля.
Какие физико-механические свойства льда и снега описываются в статье?
Статья описывает плотность льда, коэффициент Пуассона, модуль упругости, модуль сдвига и прочность льда при изгибе.
Каковы наиболее вероятные физико-механические характеристики ледяного покрова?
Наиболее вероятные физико-механические характеристики ледяного покрова включают плотность льда, коэффициент Пуассона, модуль упругости, модуль сдвига и прочность льда при изгибе.
Какие параметры влияют на работу льда, когда пластина лежит на воде под движущейся нагрузкой?
При работе льда, когда пластина лежит на воде под движущейся нагрузкой, влияют физико-механические характеристики льда, такие как плотность, коэффициент Пуассона, модуль упругости, модуль сдвига и прочность при изгибе.
Какие физико-механические свойства льда важны при его использовании в инженерных конструкциях?
При использовании льда в инженерных конструкциях важны его физико-механические свойства, такие как плотность, коэффициент Пуассона, модуль упругости, модуль сдвига и прочность при изгибе. Эти свойства определяют, насколько прочная и надежная будет конструкция из льда.