冰层弯曲强度和弹性模量与等效冰温的试验关系

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1、冰层弯曲强度和弹性模量与等效冰温的试验关系　　摘要：采用原位悬臂梁方法对内蒙古乌梁素海淡水冰层进行弯曲强度与弹性模量测定。应用材料力学理论，在假设冰层为均质各向同性材料；梁的根部刚性连接；没有水浮力支承条件下，计算冰层弯曲强度与弹性模量。同时试验时冰层温度垂直剖面。首先用冰层中间处温度，建立弯曲强度和弹性模量与冰温之间的初始关系；然后将冰温垂直剖面分布式带入弹性模量与冰温的初始关系式中，得到弹性模量垂直剖面，据此确定冰层弯曲破坏时中性轴的近似位置。在利用中性轴近似位置处冰温，再次建立弹性模量与冰温之

2、间的关系，利用迭代思想确定更加精确的中性轴位置。迭代四次之后，得到中性轴精确位置。将中性轴精确位置处的冰温作为冰层的等效温度，并依次建立弯曲强度和弹性模量同等效冰温的试验关系。分析结果表明，温度从-1831℃到-7726℃，弯曲强度在43612kPa到75031kPa之间，弹性模量在362GPa到671GPa之间。它们的总体走势是随着冰温的降低，弯曲强度和弹性模量呈现增加趋势。　　关键词：冰层；原位悬臂梁；中性轴；温度；弯曲强度；弹性模量　　中图分类号：TV311文献标志码：A文章编号：167216

3、83（2016）06007506　　Experimentalrelationshipbetweenflexuralstrength，elasticmodulusoficesheetandequivalenticetemperature　　WANGJiankang，CAOXiaowei，WANGQingkai，YANLihui，LIZhijun10　　（StateKeyLaboratoryofCoastalandOffshoreEngineering，DalianUniversityofTechnol

4、ogy，Dalian116024，China）　　Abstract：ExperimentsonFlexuralStrengthandElasticModulusofnaturalfreshwaterofUlansuhaiLakeinInnerMongoliawereconductedbyinsitucantileverbeammethod.Applyingthemechanicsofmaterialsmethod，undertheconditionsofassumingthattheiceishom

5、ogeneousandisotropic，therearofbeamisrigidlyconnected，andthereisnowaterbuoyancysupported，theflexuralstrengthandelasticmodulusoficesheetandicesheettemperatureverticalprofilewerecalculated.First，theinitialrelationshipbetweenbendingstrength，elasticmodulusa

6、ndicetemperatureinthemiddleoficecantileverwasestablished.Thentheformulaoftheicetemperatureverticalprofilewasbroughtintotheinitialrelationshipbetweentheelasticmodulusandtheicetemperature，andthentheelasticmodulusverticalprofiledistributionwasavailable.Ac

7、cordingtothis，theapproximatepositionoftheneutralaxiswasdeterminedwhentheicehadflexuralfailure.Usingicetemperatureattheapproximatepositionoftheneutralaxis，therelationshipbetweentheelasticmodulusandtheicetemperaturewasestablishedagain.Themoreaccurateposi

8、tionoftheneutralaxiscouldbedeterminedbytheiterationmethod.Afterfouriterations，thepositionoftheneutralaxiswasaccurate.Theicetemperatureat10thepreciselocationoftheneutralaxiswasusedastheequivalenttemperatureoftheicelayer.Theexperimentalre