【摘要】： 研究海冰的斷裂與破碎機理是分析冰脊、重疊冰的形成，冰爬升及堆積 等問題的基礎，，同時也是揭示冰與結構相互作用中冰荷載或冰激結構振動的 主要依據(jù)之一。本文根據(jù)渤海海冰的特點，分析了海冰在潮汐和波浪作用下 的斷裂機理，并通過物理模型實驗驗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、長度、極限彎曲強度以及岸坡角與海冰斷裂 長度的關系。 分析了近岸大面積海冰（半無限長海冰）在波浪作用下的斷裂。通過對無 限長冰層覆蓋水域下波動的彌散方程進行簡化，得到冰蓋下波群速的簡化表 達式；利用能量通量法分析比較了冰層彈性位能對波浪進入冰蓋后變形的影 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 關系。 根據(jù)浮體運動理論和彈性梁彎曲理論對海上浮冰塊（有限長海冰）在波浪作 用下的斷裂進行了分析。利用有限元數(shù)值方法計算海面浮冰在規(guī)則波作用下 受到的流體作用力；依據(jù)彈性梁彎曲理論計算海冰內(nèi)部應力，得到海冰斷裂 極限波高；同時確定了有限長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度、尺寸大小以及外界條件密切相關。在潮汐作用 下，冰層尺寸越大、越厚，其斷裂長度也越長；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； 對于海面上的浮冰塊，當冰長與波長之比越大，冰厚與冰長之比越小，引起 h 大連理工大學博士論文 海冰斷裂的極限波高越小。 最后通過物理模型實驗驗證在規(guī)則波作用下海冰斷裂的理論模型。從冰 排斷裂波高的實驗值與計算值比較分析的結果得到，利用浮體理論分析計算 海面上浮冰塊的斷裂是可行的：由實驗得到的反射及透射系數(shù)結果看到，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。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2000
【分類號】：P731.15

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