Аннотация результатов, полученных в 2023 году
1.Были найдены выражения для параметров балки, обеспечивающих существование низкочастотной части заданного спектра, и такое её динамическое поведение на больших временах, при котором отсутствуют резонансы при внешнем воздействии силы, моделирующей воздействие потока жидкости. Для решения задачи использовалось уравнение, описывающее динамику консольной продольно сжатой балки на упругом основании, находящейся под действием силы, моделирующей воздействие потока жидкости с использованием выражения Морисона . Функция, описывающая гидродинамическую силу, представлена в виде полинома пятой степени, в котором в качестве переменной используется скорость перемещения балки. Коэффициенты полинома зависят от коэффициентов подъемной силы и силы сопротивления и могут быть взяты из результатов имеющихся многочисленных экспериментов. Применённый асимптотический подход позволяет показать, что высокочастотные моды, соответствующие свободным колебаниям линейной балки, вносят малый (по норме) вклад в решение (несмотря на возможные резонансы). Следовательно, можно контролировать часть спектра, содержащую только ограниченное число мод невысокой частоты (порог для частоты можно оценить). Кроме того, была решена задача о том как избежать резонансов между этими модами. Решена задача управления спектром. Показано, что между построенными модами нет резонансов, поскольку эффект перекрытия мод экспоненциально мал. Тем самым можно построить упругий объект-балку с заданным спектром колебаний и без резонанса. 2.Предложена полу-эмпирическая модель гидродинамической силы, действующей на упругую структуру. Сила, действующая на упругую структуру представлена в виде полинома пятой степени от скорости перемещения и гармонической силы, имеющей частоту равную частоте срыва вихрей. В отличии от имеющихся в настоящее время моделей предложенная модель принимает во внимание переменность присоединённой массы воды в зависимости от скорости потока, которая может меняться во времени. С целью определения того, насколько возможно с использованием предложенной модели описание некоторых экспериментальных эффектов, проводилось исследование простейшей одномерной модели, которое показало, что она удовлетворительно описывает основные наблюдаемые в экспериментах, приведенных в литературе, эффекты. 3. С целью определения сил, действующих на плавающее тело и моделирующих волновое воздействие, был предложен подход к численному моделированию оценки влияния полубесконечного ледового покрова на динамику плавающего тела. Задача решена численно в двумерной постановке. Ледовый покров моделируется полубесконечной балкой, имеющей изгибную жесткость равную цилиндрической изгибной жесткости пластины. Рассмотрены случаи действия на плавающее тело (пластину) сосредоточенных нестационарной и стационарной гармонических сил. Вода рассматривалась как идеальная, несжимаемая жидкость, а ее течение безвихревым. На свободной поверхности жидкости принимались нелинейные граничные условия. Найдены величины перемещений и углов поворота плавающего тела. Показано, что при нестационарных режимах величины максимальных перемещений и углов поворота плавающего тела могут превышать их значения на стационарных режимах. Найдены примеры, в которых при нелинейных условиях на свободной поверхности значения перемещений и углов поворота превышают значения, полученные для линейных условий. В то же время, для широкого диапазона параметров рассматриваемой гидроупругой системы, учет нелинейных граничных условий не дает отличие в значениях перемещений и углов поворота плавающего тела от случая использования линейного граничного условия. Показано, что существует низкочастотный диапазон частот действующей гармонической силы, в котором ледовый покров не влияет на углы поворота плавающего тела. Расчёты показали, что для параметров плавающего тела, отвечающих значениям параметров реальных оффшорных конструкций, учет изгибной жесткости плавающего тела не является необходимым, и движение тела может рассматриваться как движение абсолютно твердого тела. Аналогичная задача решена для случая действия на плавающее тело (пластину) сосредоточенных нестационарных и стационарных гармонических моментов. Для этого случая найдены режимы существования стационарных локализованных волн в пространстве между плавающим телом и ледовым покровом. 4. Для установления прочностных характеристик и, в частности, связи между скоростью деформации и максимальными разрушающими напряжениями, характером разрушения и относительной деформацией (как локальной, так общей) проводились эксперименты с использованием ледовых образцов, изготовленных с использованием пресной воды. Необходимые прочностные характеристики определялись на основе результатов, полученных бесконтактным способом. Данный способ, как показала практика, требует большого времени на обработку полученных данных. Помимо деформации по траверсе проводились измерения нагрузки (одноосного напряжения сжатия) с помощью высокоточного силового датчика на 50 кН фирмы Shimadzu, расположенного вне температурной камеры на оси нагружения, и деформации образца с помощью метода корреляции цифровых изображений (DIC) в 2D проекции. Для регистрации видео использовалась бесконтактная оптическая измерительная система VDA-3D (Китай), а для обработки видео и получения диаграмм деформации использовалось программное обеспечение GOM Correlate (ZEISS). Видео процесса деформации образца снималось через прозрачное обогреваемое окно температурной камеры. Было проведено сравнение скорости деформации и фактической скорости продольной деформации. Наблюдалось очевидное снижение фактической скорости деформации в несколько раз. Проведено сравнение значений деформации при максимуме напряжения и при первом локальном пике для скорости деформации по траверсе и фактической скорости деформации. Наибольший разброс наблюдается для низких скоростей деформации, что может быть связано с более плавным распределением напряжений в образце и снижению вероятности срабатывания дефекта. Кроме того, наименьшая деформация для обеих характеристик соответствует скорости деформации с наибольшими напряжениями (0.0005 1/с и 0.0001 1/с , соответственно). При этом значения деформации при первом локальном пике более устойчивы.