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作者：牛恒岗;顾声龙;田丽蓉;
单位：青海大学土木水利学院;黄河上游生态保护与高质量发展实验室;水利部江河源区水生态治理与保护重点实验室;
摘要：青海地区的输水渠道在冬季会出现结冰现象，冰体积伴随温度变化而发生变化，这一过程引发的拉压应力作用于输水建筑物，可能导致局部损伤。因此，针对渠道冰的动力学和热力学特性进行深入研究显得尤为重要。目前，涉及渠道冰本构模型的探索相对较为薄弱。为此，在已有研究的基础上建立了一种热弹塑性本构模型，并采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对所建立的本构方程进行离散化，通过自主开发的C~(++)程序，模拟了恒温条件下冰的三点弯曲破坏过程以及在表面温度升高影响下渠道冰温度应力的变化过程。为验证模拟结果的有效性，将模拟数据与试验数据及相关文献模拟数据定量对比。结果表明，在三点弯曲模拟中，模拟结果与试验数据具有较小误差，而在渠道冰热膨胀模拟方面表现出较好的一致性。这表明基于SPH方法的热弹塑性本构模型在渠道冰动力学和热力学数值模拟中具有较高的可靠性和准确性。
关键词：SPH;;热传导;;热弹性;;冰力学;;数值模拟
基金资助：国家自然科学基金项目(52369016);; 清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室开放基金项目(sklhse-2023-B-04)
