垂向载荷作用下的冰层破裂及其影响因素分析

为了研究冰层在垂向载荷作用下的破裂过程及其影响因素,应用显式动力学分析软件LS-DYNA,基于罚函数接触算法,开展圆柱体-冰层垂向相互作用下的数值模拟。分析了垂向载荷作用下冰层的破裂过程和裂纹扩展,以及圆柱体与冰层不同的相对速度、接触角度和接触面积对冰层突破载荷的影响。计算结果表明:冰层在垂向载荷作用下,当最大拉应力大于冰的抗拉强度时,冰层会相继生成径向裂纹和周向裂纹,径向裂纹产生时的突破载荷小于冰层最终破裂时的突破载荷;集中载荷作用下的冰层相比于均布载荷作用下的冰层更易发生破裂;不同相对速度下,冰层突破载荷曲线会有较明显变化;当圆柱体与冰层之间有接触倾角时,冰层的破坏模式会发生较大改变。