| 12. |
Приоритет Стратегии НТР России |
Повышение уровня связанности территории Российской Федерации путем создания интеллектуальных транспортных, энергетических и телекоммуникационных систем, а также занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики |
| 16. |
Аннотация |
Будут получены алгоритмы и программы, помогающие провести поверочные расчёты динамического поведения упругих структур, моделирующих офшорные конструкции, при их взаимодействии с ледовым покровом. В результате теоретических и экспериментальных исследований будут определены вибрационные и импульсные нагрузки, возникающие при взаимодействии ледяного покрова с не плавающими и плавающими упругими конструкциями. Определение нагрузок будет проведено на основе новой модели взаимодействия поверхностного льда, воды и упругой структуры. Новым в такой модели будут, во-первых, учёт воды (и шуги) между упругой структурой и льдом, во-вторых учёт неоднородности механических характеристик ледового покрова по площади и толщине, и в-третьих, замена офшорной конструкции на простую механическую модель, обладающую тем же спектром собственных частот. Учёт воды и шуги при определении сил, действующих на ледовое покрытие, движущееся с постоянной скоростью на упругую вертикальную структуру, будет сделано на основе двухкомпонентной модели. В этой модели при движении ледяного покрова с постоянной скоростью смесь воды и льда имеет переменный состав, за счёт образования новых кусков льда и “вымывания” старых. При этом меняется и ширина зоны контакта льда и конструкции. Таким образом, формализация поведения среды между упругой структурой и движущимся ледяным массивом сводится к описанию двухкомпонентной сплошной среды (вода-лёд). При таком описании учитывается как образование кусков льда, так и расход их при движении через боковые зазоры. В зависимости от скорости движения ледяного покрова куски отломанного льда либо успевают, либо не успевают вымываться из пространства между структурой и кромкой ледяного покрова. Эти сценарии поведения среды приводят к различным режимам колебаний структуры. Также будет рассмотрена возможность локализации энергии динамических нагрузок в районе областей, содержащих рассол, или другие включения, как один из факторов, обуславливающий начало процесса разрушения. Для этого будут решены модельные задачи о возможности локализации распространяющейся при действии динамических нагрузок энергии волн в районах расположения полостей и включений. Трёхмерная структура обладает спектром собственных частот, имеющим несколько диапазонов, в каждом из которых частоты расположены очень плотно. Эта структура будет заменена более простой балочной структурой, имеющей тот же спектр, но имеющей массово-жесткостные характеристики, которые подлежат определению на основе решения обратной задачи.. Для решения проблемы о характере и условии разрушения будут использованы как имеющиеся, так и новые экспериментальные данные по динамическому разрушению льда, которые будут получены авторами проекта с использованием бесконтактного метода измерений. Использование бесконтактного метода позволит снизить величины погрешностей при определении разрушающих деформаций. Задача о динамике плавающей офшорной структуры будет решена, в первом приближении, как задача о действии волн на поверхности жидкости на упругую пластину в присутствии полубесконечной ледяной пластины. При этом волны возбуждаются, в частности, вибрационными нагрузками (силовыми и моментными), приложенными к плавающей упругой структуре. Новым в этой задаче, которая будет решаться численно, являются учёт упругости структуры, нелинейных условий на поверхности жидкости, а также нестационарного нагружения при внезапном приложении нагрузок. Ледяной покров будет, как и в задаче о вертикальной структуре, учитывать неоднородность изгибной жёсткости ледяной пластины по её длине. Отдельно, предполагается рассмотреть задачу, учитывающую движение ледяного покрова с постоянной скоростью. В результате будут получены алгоритмы и программы, позволяющие исследовать динамику рассматриваемой системы и сократить затраты на проведение испытаний на прочность упругих конструкций, работающих в ледовых условиях. Освоение природных богатств Арктики делает проблему актуальной. |