根據(jù)冰塊破碎形式的不同，可以將冰區(qū)海洋工程結(jié)構(gòu)分為直立結(jié)構(gòu)和斜面結(jié)構(gòu)兩種形式.其中，冰與直立結(jié)構(gòu)作用主要發(fā)生擠壓破壞，而冰與斜面結(jié)構(gòu)作用主要發(fā)生彎曲破壞.相同條件下海冰發(fā)生彎曲破壞產(chǎn)生的冰荷載峰值要遠小于海冰發(fā)生擠壓破壞時產(chǎn)生的冰荷載峰值.例如，Timco等對波弗特海域沉箱結(jié)構(gòu)的冰荷載進行了現(xiàn)場實測，通過對實測數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，海冰發(fā)生擠壓破壞時產(chǎn)生的冰荷載約為彎曲破壞時產(chǎn)生冰荷載的6倍.海冰發(fā)生彎曲破壞的概率又與斜面結(jié)構(gòu)的傾角有關(guān)，如白旭等基于模型實驗和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，對船體斜面與海冰作用的過程進行研究，總結(jié)出破壞模式與傾角的關(guān)系：當(dāng)斜面傾角小于70° 時，海冰以彎曲破壞為主；當(dāng)斜面傾角在70°～82° 之間時，擠壓破壞和彎曲破壞同時存在；當(dāng)斜面傾角大于82° 時，海冰主要發(fā)生擠壓破壞.因此，斜面結(jié)構(gòu)傾角是冰區(qū)海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要考慮的重要因素之一.

針對海冰問題，數(shù)值模擬方法是重要研究手段之一，其中離散單元法(DEM)廣泛用于海冰問題的模擬.如Hopkins等采用圓盤單元模擬了浮冰在海浪作用下與海洋結(jié)構(gòu)相互作用過程，通過將模擬結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)比較，驗證了模型的合理性.李紫麟等基于圓盤單元模擬了船舶在碎冰區(qū)航行所受冰荷載的問題.上述研究都是基于DEM模擬破碎的浮冰與海洋工程結(jié)構(gòu)的作用.為了同時模擬海冰與結(jié)構(gòu)作用破碎的物理過程，有學(xué)者在離散單元法的基礎(chǔ)上引入虛擬的“黏結(jié)帶”概念，構(gòu)造出具有黏結(jié)-破碎功能的離散單元模型，如球體離散單元.但是這些工作都是基于均勻的離散單元，通過規(guī)則排布離散單元來構(gòu)建海冰，這種模型冰破碎形式固定，不能很好地模擬海冰由于氣泡、雜質(zhì)及凍結(jié)不均勻等因素造成的海冰物理力學(xué)的隨機性、非線性及各向異性的特性.因此，有必要構(gòu)建一種更能體現(xiàn)海冰這種物理力學(xué)特性的海冰模型.

綜上，本文通過非統(tǒng)一尺寸且初始分布隨機的圓盤單元進行黏結(jié)來構(gòu)建平整冰模型.這種平整冰模型相較于規(guī)則分布的離散單元模型冰，更能反映海冰破碎時的隨機性、非線性及各向異性等特性.本文采用這種非規(guī)則排布的離散元海冰模型模擬平整冰與斜面結(jié)構(gòu)作用并發(fā)生破碎的動力過程，分析斜面傾角對冰荷載的影響以及海冰破壞模式與斜面傾角間的關(guān)系.所構(gòu)建的數(shù)值模型及相關(guān)研究內(nèi)容可以為海冰的離散元數(shù)值模擬研究以及斜面海洋工程結(jié)構(gòu)的抗冰設(shè)計提供參考.

1 離散元模型

1.1 擴展圓盤單元

參考自然界蓮葉冰的形態(tài)，Hopkins構(gòu)造了擴展圓盤單元模型，并用這種圓盤單元模擬了浮冰在海浪作用下與海洋結(jié)構(gòu)相互作用過程，通過將模擬結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)比較，驗證了模型的合理性.這種擴展圓盤單元是通過對一個平面圓盤和球體做閔可夫斯基和運算得到的，可以簡單地描述為在二維圓盤表面上的每個點都擴充一個球體，這樣就得到了一個表面光滑并具有一定厚度的三維圓盤模型.這種擴展圓盤單元的直徑等于平面圓盤直徑和球體直徑之和，單元的厚度是球體的直徑.根據(jù)圓盤的幾何性質(zhì)可以把圓盤單元間的接觸情況分為平面-曲面、曲面-曲面和平面-平面接觸這3種類型.根據(jù)接觸單元間的相對位置判斷其接觸類型，進而計算得出單元間的變形量，再根據(jù)彈簧-黏壺模型計算出單元間的接觸力.圓盤單元受到的外力除了單元間的接觸力以外，還有浮力、拖曳力及附加質(zhì)量等.

所有數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 17.0進行統(tǒng)計學(xué)分析，計數(shù)資料以頻數(shù)及百分率表示，組間比較采用χ2檢驗，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用t檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

1.2 非規(guī)則分布的圓盤單元及其黏結(jié)-破碎模型

根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的工況，本文對0.5、0.875 及1.25 m共3個冰厚分別進行3次模擬試驗，并增加0.6、0.7、0.8、0.9、1.0及1.1 m共6種冰厚工況，并將這幾個工況的冰荷載最大值與實測數(shù)據(jù)進行比較.圖5所示為當(dāng)冰厚為1.25 m時3次模擬的冰力時程.圖5(a)～5(c)是冰力時程圖，圖中為模擬時間，為冰荷載,為峰值冰荷載.冰力時程曲線有分明的波峰和波谷，可以看出作用過程中冰力的加、卸載過程.對比可以發(fā)現(xiàn)峰值冰荷載的大小以及出現(xiàn)的時間階段在一定范圍內(nèi)具有隨機性，但是3次試驗結(jié)果得到的冰荷載峰值的最大值差異不大.

(sin+cos)×

平整冰與斜面結(jié)構(gòu)作用后，海冰發(fā)生破碎后會在斜面結(jié)構(gòu)前發(fā)生堆積，圖9所示為數(shù)值模擬的堆積情況截圖.當(dāng)斜面傾角較小時，冰塊更容易沿斜面上爬，上爬高度與斜面角度呈反比.因此當(dāng)斜面角度較小時，形成穩(wěn)定堆積高度的時間長.而當(dāng)斜面傾角較大時，冰塊不易沿斜面上爬，其爬坡高度有限，因此海冰在斜面結(jié)構(gòu)前的堆積很快達到平衡.當(dāng)斜面傾角較小時，斜面結(jié)構(gòu)前碎冰的堆積爬坡現(xiàn)象明顯，因此由爬坡堆積的冰塊重力所造成的荷載對結(jié)構(gòu)的影響也較大.海冰對斜面結(jié)構(gòu)的作用力可以分為兩部分，一是海冰爬坡堆積所產(chǎn)生的重力，二是海冰與斜面結(jié)構(gòu)作用發(fā)生斷裂破碎而產(chǎn)生的動冰力.

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

真實海冰的破壞形式是復(fù)雜多樣的，本文將海冰的破壞模式簡單地分為3種，即擠壓破壞、彎曲破壞及剪切破壞.根據(jù)正應(yīng)力的正負可以判別力是拉應(yīng)力還是壓應(yīng)力，將應(yīng)力值分別與拉應(yīng)力極限或者壓應(yīng)力極限對比判斷黏結(jié)帶是發(fā)生彎曲破壞還是擠壓破壞，將計算得到的剪應(yīng)力值與切應(yīng)力極限對比判斷黏結(jié)帶是否發(fā)生了剪切破壞.

大型國企，魯西好肥，肩負起這片福地作物生長的重任，石榴成長的道路上有魯西化肥一路陪伴，既是對石榴全面營養(yǎng)的補充，又換來老百姓對國企魯西化肥品質(zhì)的信賴。

1.3 冰與斜面結(jié)構(gòu)作用的離散元模型

計算域的寬度為30 m，寬度方向上采用循環(huán)邊界來模擬大范圍的斜面結(jié)構(gòu).平整冰的長度為 86 m，計算域長度200 m，水深15 m，斜面結(jié)構(gòu)的傾角為，如圖3所示圓盤單元的運動采用局部坐標(biāo)系與整體坐標(biāo)系，局部坐標(biāo)系固定在每個圓盤單元的質(zhì)心；整體坐標(biāo)系固定于計算域內(nèi)局部坐標(biāo)系和整體坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換通過四元數(shù)方法實現(xiàn)為避免計算結(jié)果的偶然性，本文對冰排前沿部分海冰單元賦予垂直方向的初始微擾動每個算例進行3次數(shù)值模擬，對應(yīng)3種不同的微擾動初始速度=(-1)×10m/s，其中=1，2，3，表示第次數(shù)值模擬時施加在冰排前沿的初始速度微擾動.海冰的斷裂強度參考了文獻[13-14]的數(shù)值模擬工作，其余參數(shù)參考文獻[1]在原型監(jiān)測中的工況，相關(guān)參數(shù)值如表1所示.平整冰在海流的驅(qū)動下撞向斜面結(jié)構(gòu)并發(fā)生破碎，隨著模擬的進行，破碎的冰單元越來越多地在斜面結(jié)構(gòu)前產(chǎn)生堆積.數(shù)值模擬中冰排與結(jié)構(gòu)作用過程截圖如圖4所示.

稱取0.013 g甲基橙，加入1 000 mL去離子水中配置甲基橙溶液；用紫外可見分光光度計在460 nm測定加入硅酸鎂、硅酸鈣、硅膠、硅膠復(fù)合材料吸附劑前后吸光度。

1.4 模型驗證

海冰是由純冰、鹵水及空氣組成的復(fù)雜物質(zhì)，具有非勻質(zhì)的特點.數(shù)值模擬中為了更貼近海冰的非勻質(zhì)特點，采用初始分布為非規(guī)則、非統(tǒng)一尺寸的圓盤單元進行黏結(jié)來構(gòu)造平整冰，如圖1所示.采用這種非統(tǒng)一尺寸擴展圓盤單元構(gòu)建的平整冰可以真實模擬海冰非勻質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)，使海冰破碎更加隨機，更符合真實的海冰破碎過程.平整冰與斜面結(jié)構(gòu)作用時，海冰破碎長度與冰厚之比約為7，而本文算例中最薄的平整冰厚度是0.5 m，即海冰的破碎尺寸約為3.5 m.平整冰的破碎是黏結(jié)帶的破碎，圓盤單元不破壞，因此圓盤單元的尺寸要小于破碎尺寸，這樣圓盤單元尺寸對破碎尺寸的影響較小.本文數(shù)值模型中選擇的圓盤直徑范圍為1.59～2.65 m.平整冰模型構(gòu)建時，首先計算每對相鄰圓盤單元間的最短距離，當(dāng)單元間的距離小于冰厚的一半時進行黏結(jié)，否則不黏結(jié).依據(jù)這樣的判斷準(zhǔn)則，圓盤單元將與其直接相鄰并距離較近的單元黏結(jié).如圖1中的1號單元，與其相鄰的2～8號單元直接相鄰且距離均小于0.5(為冰厚)，因此將它們黏結(jié)在一起.基于這樣的算法遍歷所有圓盤單元，最終將計算域中的所有滿足條件的圓盤單元黏結(jié)在一起，形成具有一定孔隙的平整冰模型.

將數(shù)值模擬中得到的冰荷載值除以斜面結(jié)構(gòu)的寬度，得到單位寬度的結(jié)構(gòu)所受冰荷載情況，如圖6所示.其中，黑色實線由實測數(shù)據(jù)中海冰發(fā)生擠壓破壞的數(shù)據(jù)進行線性擬合得到；黑色虛線由實測數(shù)據(jù)中海冰發(fā)生彎曲破壞時的數(shù)據(jù)進行線性擬合得到；紅色實線由實測數(shù)據(jù)中海冰發(fā)生混合破壞模式時的數(shù)據(jù)進行線性擬合得到.比較發(fā)現(xiàn)，數(shù)值模擬的冰力峰值基本在混合破壞擬合直線偏下的區(qū)域中.數(shù)值模擬的結(jié)果均比擠壓破壞的冰力小、比彎曲破壞的冰力大，并在混合破壞冰力范圍內(nèi).

2 斜面傾角影響分析

2.1 斜面傾角對冰荷載的影響

基于該模型，本文模擬了海冰與不同傾角的斜面結(jié)構(gòu)作用的動力過程.海冰與斜面結(jié)構(gòu)作用的受力分析如圖7所示.根據(jù)M-C理論有=，為碎冰上爬時與斜面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的摩擦力，為斜面對碎冰的支反力將力分解到水平方向和豎直方向可知，當(dāng)豎直方向分量為0時可以認為海冰僅發(fā)生擠壓破壞，即sin-cos=0極區(qū)海冰與海洋工程結(jié)構(gòu)間的摩擦因數(shù)范圍是0.04～0.14，當(dāng)?shù)仁匠闪r傾角的范圍是 82° ～88° .本文數(shù)值模擬中采用的海冰與結(jié)構(gòu)間的摩擦因數(shù)是0.1，故當(dāng)?shù)仁匠闪r對應(yīng)的傾角為84.3°.由于僅發(fā)生擠壓破壞時冰荷載增長迅速，所以為保守起見，本文取斜面最大傾角為 82° .

綜上，設(shè)定斜面傾角工況分別為30°、40°、50°、60°、70°、75°、80° 和 82° .設(shè)定冰速為0.05 m/s，冰厚為1.25 m，冰排長度為86 m，模擬時長為 1 285 s，部分冰荷載時程如圖8所示.比較發(fā)現(xiàn)，冰荷載大小(整體變化趨勢)隨著斜面傾角的增加而增加.根據(jù)圖8中冰荷載整體的變化規(guī)律，可將結(jié)構(gòu)所受冰荷載分為兩個階段，即冰力發(fā)展階段和冰力穩(wěn)定階段.在冰力發(fā)展階段，冰力均值逐步增加；在冰力穩(wěn)定階段，冰力均值變化較小.當(dāng)斜面傾角較小時，冰荷載有較長的發(fā)展階段，如圖8(a)所示；而當(dāng)斜面傾角較大時，冰荷載很快進入穩(wěn)定階段，如圖8(c)所示.當(dāng)斜面傾角較小時，海冰會在斜面上爬升并發(fā)生堆積，因此冰力發(fā)展階段主要是由海冰在斜面上爬坡堆積的重力作用造成的，當(dāng)堆積穩(wěn)定后，冰力就進入穩(wěn)定階段.而當(dāng)斜面傾角較大時，海冰不容易發(fā)生爬坡堆積，故冰力會較快進入穩(wěn)定階段.

治安法官作為英國的歷史遺產(chǎn)，一直沒有中斷，幸存久遠，運行良好，并發(fā)展嬗變?yōu)楝F(xiàn)代英國治安法官。因為治安法官在英國歷史上每個關(guān)鍵時期顯示了治安法官群體特有的氣質(zhì)和品質(zhì)，審時度勢，勇于自我革新，順應(yīng)統(tǒng)治者和形勢的需要，就連資產(chǎn)階級革命也沒有將其摧毀打碎，反而為資產(chǎn)階級所利用，治安法官最終幸存下來。因此，現(xiàn)代英國治安法官積淀了深厚的歷史文化底蘊，帶有極易察覺的歷史痕跡，再現(xiàn)了英格蘭法律發(fā)展歷史連貫性。

冰荷載理論研究中，根據(jù)二維理論模型，在作用初期，即沒有大量碎冰堆積形成時，其冰力的計算公式為

寢室文化設(shè)計猶如一個家庭的裝修風(fēng)格，舒適的環(huán)境往往使人身心愉悅，心理的歸屬感和安全感會明顯上升。相反則會使寢室成員缺乏安全感和歸屬感，不僅不利于寢室人文文化的建設(shè)，也不利于大學(xué)生身心健康的發(fā)展。因此工作室的成立具有極大可行性和提升大學(xué)生人文素養(yǎng)的現(xiàn)實意義。同時，通過加強大學(xué)生寢室文化建設(shè)，發(fā)揮其育人的功能，為學(xué)生構(gòu)建一個和諧、積極向上的寢室環(huán)境，以健全的人格，為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)不斷努力。寢室文化工作室指導(dǎo)工作涉及內(nèi)容廣泛，要提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維，設(shè)計出更多主題鮮明、內(nèi)涵豐富的作品，在實踐指導(dǎo)工作中還需要不斷地學(xué)習(xí)、思考和總結(jié)。

日子就這樣一天一天過去，沒有什么進展，蔣海峰心里亂糟糟的。約她倆散步，紫云借故不參加，水仙芝也不去。課余時間，蔣海峰竄到水仙芝的座位上，看見一本相冊，隨手翻了幾頁，發(fā)現(xiàn)了一張發(fā)黃的畢業(yè)照，他家也有，他的父親就在合影里。

(6)

(7)

式中：為水平冰力；為平整冰與結(jié)構(gòu)的接觸長度；為海冰沿斜面上爬的最大高度.

為了驗證數(shù)值模擬結(jié)果的合理性，將本文數(shù)值模擬結(jié)果與上述理論值計算值進行比較，如圖10所示.考慮到理論公式的實用范圍是在海冰作用初期，圖中增加了數(shù)值模擬初期時的冰力峰值采點.對比發(fā)現(xiàn)，離散元模型計算得到的初期冰荷載變化趨勢與由理論公式得到的變化趨勢基本一致，特別是當(dāng)斜面傾角為82° 時，數(shù)值模擬結(jié)果與理論值幾乎重合.數(shù)值模擬結(jié)果中，全程冰力峰值較大的原因是數(shù)值模擬計算的冰荷載包含了碎冰堆積與爬坡時的重力分力，而理論計算沒有考慮碎冰堆積的重力影響，故數(shù)值模擬計算的結(jié)果比理論公式的計算值大.如圖10所示，當(dāng)斜面傾角小于70° 時，海冰的破壞模式以彎曲破壞為主；當(dāng)斜面傾角不小于70° 時，海冰的擠壓破壞比率超過彎曲破壞的比率.

第四，糾紛解決結(jié)果大相徑庭?！肮芬а颉卑钢?，張新富死亡的冤屈得以昭雪，盡管沒有獲得身體上的懲罰，但“青楞”賠償給死者家屬的3000元錢也許更能解決實際問題；而“羊吃花生”案中，王貴春雖然最終被搶救過來，但從情理上講，王貴春因“青楞”而自殺，搶救花費不少，“青楞”卻始終沒有以實際行動來表示歉意?？梢灶A(yù)測，如果胡光寶自己咽不下這口氣，很可能以暴力的方式解決問題，最終胡光寶反而需要因此承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任；如果胡光寶選擇司法救濟，法院可能按照簡易程序進行司法調(diào)解或判決，這樣胡光寶不僅無法出氣，最后的執(zhí)行也將是個難題。

2.2 海冰破壞模式分析

在冰與結(jié)構(gòu)作用過程中，海冰的主要破壞模式有擠壓破壞、剪切破壞及彎曲破壞.為了進一步探究斜面傾角對海冰破壞模式的影響，并驗證前文關(guān)于冰荷載變化的分析，本文統(tǒng)計出不同斜面傾角工況下不同破壞模式發(fā)生的總次數(shù)，并計算得到不同破壞模式所占比率()，如圖11所示.可見，當(dāng)斜面傾角為30° 時，海冰發(fā)生彎曲破壞的比率為85%.隨著斜面傾角的增加，擠壓破壞模式的發(fā)生概率逐漸增大，彎曲破壞模式所占比率逐漸下降.當(dāng)斜面傾角為70° 時，海冰發(fā)生擠壓破壞的概率超過發(fā)生彎曲破壞的概率；而當(dāng)斜面傾角為80° 時，海冰主要發(fā)生擠壓破壞.結(jié)合圖10對比發(fā)現(xiàn)，擠壓破壞使冰力峰值急劇增加.當(dāng)斜面傾角小于70° 時，海冰主要發(fā)生彎曲破壞且冰力峰值增加相對緩慢，因此冰區(qū)斜面結(jié)構(gòu)的傾角設(shè)計應(yīng)盡量小于 70° ，同時需綜合考慮建造成本以及冰堆積等因素.

3 結(jié)論

為了更好地表現(xiàn)海冰物理力學(xué)性能的隨機性、非線性及各向異性的特點，本文構(gòu)建了非規(guī)則分布且具有黏結(jié)-破碎功能的擴展圓盤單元海冰模型，并基于該模型模擬了海冰與不同斜面傾角結(jié)構(gòu)作用并發(fā)生破碎的動力過程，獲得以下結(jié)論：

(1) 基于本文提出的離散元模型模擬的冰力時程曲線有分明的波峰和波谷，可以看出作用過程中冰力的加卸載過程，且冰荷載的峰值大小及出現(xiàn)的時間具有一定隨機性.表明該模型可以準(zhǔn)確模擬出冰力的加卸載過程以及海冰力學(xué)性能的隨機性.

(2) 斜面傾角對海冰破壞模式及冰荷載峰值影響較大，通過計算粗略認為，當(dāng)斜面傾角超過70° 后，海冰發(fā)生擠壓破壞的概率將超過彎曲破壞，結(jié)構(gòu)所受冰荷載大小也將急劇增大.因此斜面結(jié)構(gòu)的傾角設(shè)計應(yīng)盡量小于 70° .