基于近场动力学的单晶冰弹性各向异性表征模型研究

来源：计算力学学报杂志2025年第6期北京时间：

作者：李家宝,王庆,凌征成,王永魁,景重阳,杨雪松

单位：哈尔滨工程大学 船舶工程学院, 哈尔滨 150000,哈尔滨工程大学 船舶工程学院, 哈尔滨 150000,哈尔滨工程大学 船舶工程学院, 哈尔滨 150000,中国船舶集团有限公司七五〇试验场, 昆明 650201,哈尔滨工程大学 船舶工程学院, 哈尔滨 150000,哈尔滨工程大学 船舶工程学院, 哈尔滨 150000,哈尔滨工程大学 船舶工程学院, 哈尔滨 150000

摘要：为准确描述单晶冰的弹性行为,本文基于近场动力学理论,采用非球形影响函数建立了单晶冰的三维弹性各向异性表征方法。首先通过全局坐标系与局部坐标系的变换关系,建立晶粒取向与杨氏模量的映射关系;随后在映射关系中引入辅助系数,将其作为非球形影响函数引入到近场动力学控制方程中,建立近场动力学单晶冰单轴变形数值模型;最终通过应力-应变关系计算特定取向单晶模型的杨氏模量,并与理论值对比迭代标定辅助系数。结果显示,标定辅助系数后,各角度三维单晶冰数值模型表征的杨氏模量最大误差不超过5%,二维模型的表征误差不超过3%,其余误差均极小,证实该方法可以应用于表征空间中单晶冰的弹性各向异性,随后通过将模型简化成二维柱状冰分析了表面修正方法和离散格式对辅助系数及弹性各向异性表征效果的影响。

关键词：弹性各向异性,单晶冰,近场动力学,非球形影响函数,辅助系数,

基金资助：国家自然科学基金(52471279)资助项目.