用尖叶片铲起冰层的力学

本报告讨论用尖叶片(钅文生)进结合面,把冰从平坦表面上(钅文生)起的力学。我们首先研究静力情况,此时把(钅文生)起的冰层看作一悬臂形式的铁木辛柯弹性梁。并运用能量平衡原理以建立问题的补充方程。我们的目的是要找到施加在叶片上的推力与结合面裂纹长度间的关系。我们特别把注意力集中在裂纹扩张过程中的不稳定现象上。用实验测定不稳定临界推力的实验值,并与理论值相比较。然后将此问题推广到动载荷情况,此时对尖叶片施加的是一水平冲击力和一水平常推力,此两力是同时和突然作用到叶片上的。在我们的讨论中,冰中的应力波效应被忽略,而叶片加速度引起的惯性力则被考虑在内。用复合型非线性初始值问题的数值解来研究叶片的运动。研究发现,如果无水平推力,叶片的速度将随时间的增加而不断下降。我们要确定所施加的冲击力和结合面裂纹最大长度间的关系。在给定的水平推力下,如果叶片的初速度足够小,叶片将发生反向运动。如果叶片的初速度足够大,叶片将永远向前运动,而裂纹能无限地在结合面上扩张下去。我们的兴趣是要找到推力和叶片初速度的动力不稳定的临界条件。