Elastoplastic ice model with dynamic damage for simulation of non-linear processes during a low-speed impact

Определение деформации льда в процессе приложения динамических нагрузок играет первостепенную роль для понимания многих процессов, происходящих в Арктическом регионе. Однако решение задачи выбора наиболее подходящей модели усложняется из-за происходящих структурных изменений, влияющих на поведение льда. Для отражения наблюдаемой локализации разрушений применяется динамический критерий Мизеса–Шлейхера для выделения гидростатического ядра в упругопластическом образце льда. Таким образом, также учитывается изменение прочности льда в зависимости от величины напряжений. В ядре в условиях всестороннего сжатия лед может крошиться, возможно образование микротрещин и рекристаллизация. Дополнительно учитывается трещинообразование в объеме материала с помощью критерия по главным напряжениям. Модель верифицируется на основе моделирования лабораторного эксперимента по низкоскоростному прямому удару. Основной особенностью данной работы является изучение влияния нелинейных процессов на динамику столкновения. Применение сеточно-характеристического метода позволяет точно разрешать образующиеся волны. В результате удалось продемонстрировать образование нелинейной волны, вызывающей трещинообразование при прохождении через лед. К тому же, анализ деформационных кривых подтвердил возможность согласования расчетов с экспериментом.