Разрушение ледяного поля

Разрушение ледяного поля

Все предыдущие рассуждения основывались на упругой деформации ледяного поля, для которой связь между нагрузкой и изгибом определена. Если считать критерием разрушения ледяного поля критическое растягивающее напряжение, то нагрузка, при которой начнется разрушение, оказывается связанной с толщиной льда очень простой зависимостью

Поскольку тангенциальные моменты больше радиальных, разрушение (которое первоначально возникает на нижней поверхности льдины, непосредственно под грузом) должно распространяться радиально. Появление трещин на нижней поверхности льдины уменьшает тангенциальные моменты до значения, близкого нулю (на отдельных клинообразных участках). Одновременно происходит перемена знака у радиальных моментов, и растягивающие напряжения возникают («переносятся» с нижней поверхности) на верхней поверхности льдины на некотором, зависящем от длины радиальной трещины, расстоянии от места расположения груза. Если нагрузка приложена в одной точке, при увеличении радиуса момент остается постоянным. В случае когда нагрузка распределена на некоторой площади, момент и максимальное растягивающее напряжение возрастают с увеличением радиуса (если пренебречь силами плавучести). Вторичные трещины, которые появляются в процессе разрушения ледяного поля, располагаются концентрическими кругами на некотором расстоянии от места расположения груза. Наиболее вероятный радиус возникновения таких трещин. Поскольку максимальное напряжение сдвига наблюдается по периферии от места приложения нагрузки и уменьшается при увеличении радиуса, на основании изложенного выше мы можем сделать вывод, что наилучшим критерием разрушения льдины является критическое значение растягивающего напряжения.

Как уже отмечалось, наиболее вероятный радиус кругового растрескивания (расстояние груза до круговых трещин) меньше радиуса относительной жесткости rs (также приводится); rs -это радиус, в пределах которого верхняя поверхность испытывает сжатие до появления трещин в подводной части льдины. Если на верхней поверхности ледяного поля в пределах радиуса кругового растрескивания уже имеются трещины (до приложения нагрузки), то это, по всей вероятности, уменьшает разницу между нагрузкой, вызывающей появление трещин, и давлением, полностью разрушающим льдину. Известно, что полное разрушение ледяного поля не может произойти до тех пор, пока круговые трещины полностью не сформировались. Такое разрушение может возникнуть только благодаря деформации сдвига в нижней части круговой трещины. Наличие трещин во льду до приложения к нему нагрузки (в пределах наиболее вероятного радиуса) вызвало бы увеличение напряжений сдвига и уменьшение несущей способности льдины (если разрушение вызвано сдвигом). Поэтому на ледяных полях грузы следует располагать таким образом, чтобы расстояние от места приложения нагрузки до ближайшей трещины было не меньше радиуса относительной жесткости. Как установлено Ассуром, в обычных условиях эксплуатации ледяных полей этого оказывается достаточно, чтобы удерживать грузы за счет плавучести льда.

Мейергоф расширил анализ упругого сопротивления ледяных полей воздействию нагрузки, введя в качестве фактора, управляющего деформацией, критерий полного касательного напряжения, предложенный Треском. Схема Мейергофа дает размеры участка разрушения, аналогичные тем, которые наблюдаются в природе, однако действительный радиус круговых трещин оказывается значительно меньше предполагаемого. Свидетельствует ли это о том, что действительная величина прочности на сдвиг больше, чем половина величины прочности на растяжение, или что критерий сдвига не играет столь важной роли, автору неизвестно.

Поскольку градиент температуры существует по всей толще ледяного поля, а ползучесть льда, как известно, в весьма значительной степени зависит от температуры, анализ состояния льда с позиции теории упругости или пластичности лишь приблизительно отражает действительные изменения, происходящие в нем при длительном воздействии нагрузки. Строгий анализ разрушающей деформации и влияния трещин на грузоподъемность льда должен основываться на учете всех факторов, действующих в общем случае.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.