Ученые Московского физико-технического института (МФТИ) создали физико-математическую модель, которая может существенно снизить расходы на натурные испытания, а также оценить риски аварий и спроектировать более эффективные ледоколы для работы в Арктике. Об этом сообщается на сайте учебного заведения. Результаты исследования были опубликованы в журнале Lobachevskii Journal of Mathematics. Разработанная модель способна с высокой точностью предсказывать, как именно лед подвергается разрушению при столкновении с корпусом судна.
Для моделирования процесса ученые использовали сложные компьютерные расчеты, основанные на методах конечных и дискретных элементов. Однако существующие подходы часто не учитывают особенности поведения льда, который может проявлять как хрупкость, так и пластичные деформации. Из-за этого инженеры вынуждены проектировать ледоколы с избыточной прочностью, что увеличивает затраты на испытания.
Новая модель анализирует ключевые стадии взаимодействия судна с льдом, учитывая его упругие, пластичные и хрупкие состояния. Для этого использовалась модель Прандтля—Рейсса и разрывной метод Гарелкина. Модель успешно прошла валидацию на двух типах задач: при высокоэнергетических ударах и при медленном продавливании льда. Результаты полностью согласуются с наблюдениями в естественных условиях, и ученые намерены расширить модель, учитывая влияние солености и температуры на прочностные характеристики льда.