Jääkuormiin vaikuttavat tekijät jään kasautumisprosessin aikana 2D FE-DE menetelmää käyttäen

Jani Paavilainen

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Väitöstyössä mallinnettiin liikkuvan merijään kasaantumista leveitä, kaltevia rakenteita vas-ten sekä tutkittiin tästä aiheutuvia jääkuormia. Koska jään kasaantuminen rakennetta vasten vaikuttaa jään murtumisprosessiin, ei rakenteen kokonaisjääkuorman laskeminen ole helppoa. Jääkasan muodostumisprosessin ymmärtäminen ja rakenteiden jääkuormien laskeminen ovat rakenteiden suunnittelun ja turvallisen käytön kannalta keskeiset haasteet. Työssä kehitettiin kaksiulotteinen yhdistetty elementti- ja diskreettielementtimenetelmä ja sitä sovellettiin jään kasaantumisesta aiheutuvien jääkuormien laskentaan. Käytetyllä mene-telmällä jääkasoja voitiin tutkia rakeisten materiaalien tavoin. Tämä mahdollisti uuden ja tar-kemman tiedon keräämisen kasaantumisen aikana jääkasassa tapahtuvista prosesseista ja il-miöistä. Kehitetyn menetelmän toimivuus varmistettiin käyttäen malli- ja luonnonjääkokeista rapor-toituja jääkasan ominaisuuksia sekä rakenteista mitattuja jääkuormia. Jääkasan muodostumis-ta mallintavissa simuloinneissa havaitut ilmiöt viittasivat siihen, että kuormitushuippujen ai-kana osa jääkasasta työntyi ylöspäin. Numeeriset kokeet eri parametrien, kuten esimerkiksi jään paksuuden ja kitkakertoimen vaikutuksesta jääkuormien huippuarvoihin osoittivat, että parametrien välillä oli keskinäistä vuorovaikutusta. Tutkittujen parametrien vaikutuksia ei näin ollen voida tarkastella erikseen. Irtonaisia jääpaloja sisältävästä jääkasasta löydetyt voi-maketjut aiheuttivat simuloinneissa havaitut pystysuuntaiset painejakaumat rakenteella. Li-säksi havaittujen voimaketjujen nurjahdus johti rakenteen jääkuorman nopeaan pienenemi-seen. Jotta jääkasan läpi kaltevalle rakenteelle kulkeutuvia jääkuormia voidaan tulevaisuudes-sa paremmin arvioida, tulee voimaketjut ja niiden nurjahdus ymmärtää.
    Julkaisun otsikon käännösJääkuormiin vaikuttavat tekijät jään kasautumisprosessin aikana 2D FE-DE menetelmää käyttäen
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Tuhkuri, Jukka, Vastuuprofessori
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-5031-7
    Sähköinen ISBN978-952-60-5032-4
    TilaJulkaistu - 2013
    OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

    • mallinnus
    • jään kasaantuminen
    • kaltevat rakenteet
    • kuormitushuippu
    • painejakauma
    • voimaketjut

    Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Jääkuormiin vaikuttavat tekijät jään kasautumisprosessin aikana 2D FE-DE menetelmää käyttäen'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä