Многоцикловое и истирающее воздействия дрейфующего ледяного покрова на морские гидротехнические сооружения (Истирающее воздействие ледяного покрова на СКШ), страница 3

Когда пружина поры разрушается не только под воздействием  силы растяжения в нормальном направлении, но также под воздействием сдвигающей силы, направленной по касательной, процесс разрушения пружины поры продвигается от нормального состояния до состояния разрушения. Когда растягивание пружины поры во время t превышает определенное соотношение к ее естественной длине, пружина поры разрушена.

[R_ij] _t> b× [R_ij]_0,                                                                     (1.83)

где b - критическое растяжение под воздействием растягивающей силы; [R_ij]_t- расстояние между двумя центрами элементов i и j во время t , а [R_ij]_t – исходное расстояние между двумя элементами. Хотя этот критерий показывает, что материал поры разрушается под воздействием растягивающего усилия в нормальном направлении, пружина поры считается разрушенной как в нормальном направлении, так и в направлении по касательной.

t_с = С + mF_n,                                             (1.84)

где t_с – максимальное сопротивление силы сдвига между частицами в касательном направлении; С – постоянная сила сцепления; m - коэффициент трения и F_n- нормальная сила между частицами i и j, когда  касательная сила, действующая на пружину поры больше, чем t_с, считается, что состояние пружины поры как в нормальном, так и в касательном направлении меняется до стадии разрушения.

Хотя параметры материалов анализов MEDM должны быть определены экспериментально, в определенных случаях это трудно сделать. Таким образом, мы используем простой метод Мегуро и т.д. [13], принимая во внимание физические значения каждого параметра. Скорости распространения упругих волн P и S, получены с использованием модуля упругости E, коэффициента Пуассона n и массовой плотности материала g.

                              (1.85)

                                        (1.86)

Где материальная массовая плотность льда g выражена как g=p/(1+e) , при условии, что плотность элемента p и коэффициент пористости e . Масса m_i дана плотностью элемента p . Мы предполагаем, что коэффициент упругости нормальной пружины K_N рассчитывается скоростью волны P  V_p, а коэффициент упругости пружины сдвига K_s рассчитывается скоростью волны S V_s следующим образом:

,                                             (1.87)

,                                             (1.88)

где Kn и Ks – постоянные упругости составной пружины из элементной пружины и пружины поры в нормальном направлении и в направлении сдвига соответственно. Таким образом, эти сложные постоянные выражены следующим уравнением:

,                               (1.89)

,                                 (1.90)

Рассматривая сокращающие факторы от элементной пружины до пружины поры S_n и S_s  в нормальном направлении и направлении сдвига соответственно, можно рассчитать каждую постоянную упругости пружины в обоих направлениях

,                                   (1.91)

,                                    (1.92)

EDEM основан на численном интегрировании. Стабильность анализа зависит от значения приращения времени, Dt. Силы, которые действуют на каждый элемент, рассчитаны, принимая во внимание все элементы контакта и материал поры окружающие элемент. Противодействующие силы не могут быть хорошо рассчитаны, если волна напряжения переходит на контактирующий элемент в течение временного приращения Dt. Поэтому Dt определяется следующим образом:

,                                       (1.93)

где V - скорость распространения упругой волны, и D_min - минимальное расстояние между двумя элементами.

Методика расчета истирания бетона