考虑失效的非线性Burgers’海冰模型及其数值应用

摘要

该文以发表的海冰蠕变实验为基础,建立考虑损伤失效的非线性Burgers’海冰模型。此模型在Jordaan模型基础上考虑韧脆转变应变率影响,使原有模型应用范围扩展至较高应变率。在模型中引入经验损伤失效准则,以准确反映不同应变率、围压等工况下海冰损伤失效过程。应用FORTRAN语言,通过隐式积分中心法对此模型进行数值求解,并将其嵌入到有限元软件LS-DYNA中。对实验室尺度的柱状冰蠕变实验、真实尺度冰块-刚性板碰撞场景进行数值模拟,分析蠕变实验的轴向应变-时间曲线,讨论冰块碰撞得到的压力-面积曲线及碰撞力时历曲线。这些数值模拟结果与实验及真实碰撞结果吻合较好,验证此模型的正确性及其对工程实际进行模拟的可行性。