船舶与海洋工程

项目概述

本项目以模型冰弯曲强度为研究对象，采用喷淋引晶法制备模型冰，开展不同工况下的悬臂梁弯曲试验，研究盐度和冻结环境对模型冰力学性能的影响规律。结合统计分析与有限元模拟，揭示模型冰强度空间非均匀性的形成机制，为冰水池模型冰质量控制提供参考。

项目创新点

1. 基于三轮制冰试验，对无盐、含盐及含盐加遮蔽条件下模型冰弯曲强度进行了系统对比研究。

2. 采用3×3测点布置方案，对模型冰厚度和弯曲强度的空间分布特征进行了分析，揭示了冰水池内冻结条件差异对模型冰性能的影响规律。

3. 结合相关性分析与多元线性回归方法，对冰厚、空间位置、含盐条件及遮蔽条件等因素进行了定量分析。

4. 建立模型冰悬臂梁弯曲断裂有限元模型，引入Cohesive单元模拟裂纹萌生与扩展过程，实现了试验现象与数值模拟结果的相互验证。

项目成果及应用前景

本项目完成了模型冰制备、弯曲强度测试、统计分析及数值模拟研究，获得了不同制冰条件下模型冰厚度与弯曲强度分布数据，建立了弯曲强度回归模型，并结合模型冰悬臂梁弯曲断裂有限元分析方法进行研究。

研究成果可为冰水池模型冰制备工艺优化、模型冰质量评价以及极地船舶与海洋结构物冰区模型试验提供参考，对提高冰区工程试验的可靠性和准确性具有一定工程应用价值。