【摘要】： 研究海冰的斷裂與破碎機(jī)理是分析冰脊、重疊冰的形成，冰爬升及堆積 等問(wèn)題的基礎(chǔ)，，同時(shí)也是揭示冰與結(jié)構(gòu)相互作用中冰荷載或冰激結(jié)構(gòu)振動(dòng)的 主要依據(jù)之一。本文根據(jù)渤海海冰的特點(diǎn)，分析了海冰在潮汐和波浪作用下 的斷裂機(jī)理，并通過(guò)物理模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在波浪作用下海冰斷裂理論的可行 性。 依據(jù)靜力平衡原理及梁的彎曲理論建立了近岸淺灘海冰在潮汐作用下的 斷裂模式，分析了海冰的厚度、長(zhǎng)度、極限彎曲強(qiáng)度以及岸坡角與海冰斷裂 長(zhǎng)度的關(guān)系。 分析了近岸大面積海冰（半無(wú)限長(zhǎng)海冰）在波浪作用下的斷裂。通過(guò)對(duì)無(wú) 限長(zhǎng)冰層覆蓋水域下波動(dòng)的彌散方程進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到冰蓋下波群速的簡(jiǎn)化表 達(dá)式；利用能量通量法分析比較了冰層彈性位能對(duì)波浪進(jìn)入冰蓋后變形的影 響；分析了海冰厚度、海冰彈性模量以及入射波周期與海冰斷裂極限波高的 關(guān)系。 根據(jù)浮體運(yùn)動(dòng)理論和彈性梁彎曲理論對(duì)海上浮冰塊（有限長(zhǎng)海冰）在波浪作 用下的斷裂進(jìn)行了分析。利用有限元數(shù)值方法計(jì)算海面浮冰在規(guī)則波作用下 受到的流體作用力；依據(jù)彈性梁彎曲理論計(jì)算海冰內(nèi)部應(yīng)力，得到海冰斷裂 極限波高；同時(shí)確定了有限長(zhǎng)海冰斷裂理論適用范圍，分析了影響其斷裂的 控制因子。 根據(jù)理論分析結(jié)果看，在潮汐和波浪作用下，海冰均發(fā)生彎曲破壞，其 斷裂與海冰自身的彎曲強(qiáng)度、尺寸大小以及外界條件密切相關(guān)。在潮汐作用 下，冰層尺寸越大、越厚，其斷裂長(zhǎng)度也越長(zhǎng)；近岸大面積海冰在波浪作用 下，隨著入射波周期增加與彎曲剛度的減小，冰層下的斷裂極限波高增大； 對(duì)于海面上的浮冰塊，當(dāng)冰長(zhǎng)與波長(zhǎng)之比越大，冰厚與冰長(zhǎng)之比越小，引起 h 大連理工大學(xué)博士論文 海冰斷裂的極限波高越小。 最后通過(guò)物理模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在規(guī)則波作用下海冰斷裂的理論模型。從冰 排斷裂波高的實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值比較分析的結(jié)果得到，利用浮體理論分析計(jì)算 海面上浮冰塊的斷裂是可行的：由實(shí)驗(yàn)得到的反射及透射系數(shù)結(jié)果看到，海 冰彈性模量是影響近岸大面積海冰斷裂的主要因素之一。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2000
【分類(lèi)號(hào)】：P731.15

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本文編號(hào)：2631300