Study of the dynamic mechanical properties of sea ice under different low-temperature conditions

研究海冰在温度和冲击载荷下的机械特性对于确保极地船只的安全航行至关重要。为了研究温度和应变率对海冰力学性能的影响，我们在 -10 °C、-20 °C、-30 °C、-40 °C 和 -50 °C 的温度下对海冰进行了静态和动态力学试验。 分析的重点是机械响应的变化规律，考虑应力-应变连接、抗压强度、应变率效应、弹性模量和动态增加因子 （DIF）。通过结合损伤因子 D，开发了一个考虑温度和应变率影响的损伤粘弹性本构模型。结果表明，随着温度的降低，海冰的静态和动态峰值应力不断升级。在恒温条件下，随着应变率的增加，动态峰值应力呈上升趋势。应变速率敏感系数在大约 -23.1 °C 时达到最小值。 在此温度下，海冰的动态机械特性最不易受到温度变化的影响。动态弹性模量随着温度的降低而增加。DIF 与应变率呈正相关，这意味着随着应变率的增加，DIF 也会增加。因此，这表明海冰具有明显的应变率效应。研究结果可为改进破冰设备、减轻航行危险和推进北极资源勘探提供参考。