Väitös meritekniikan alalta, Rüdiger U. Franz von Bock und Polach, Dipl.-Ing

Uusi numeerinen malli Aalto-yliopiston jääaltaan mallijään käyttäytymisen kuvaamiseen

Rüdiger Ulrich Franz von Bock und Polach, Dipl.-Ing, väittelee 10.6. Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa, konetekniikan laitoksella, aiheesta Mallijään mekaaninen käyttäytyminen: Kokeet, numeerinen mallinnus ja skaalaus. Väitöskirjan nimi on englanniksi The Mechanical Behavior of Model-Scale Ice: Experiments, Numerical Modeling and Scalability. Väitöksen ala on meritekniikka, jäämekaniikka.

Väitöstyössä tutkitaan Aalto-yliopiston jääaltaan (Aalto Ice Tank) mallijään mekaanisia ominaisuuksia. Mallijää on omanlaisensa materiaali, jota tarvitaan laivojen käyttäytymisen tutkimiseen mallimittakaavassa tavoitteena luotettava täyden mittakaavan käyttäytymisen mallinnus. Laiva taivuttaa murtoprosessissa jäätä alaspäin kunnes jää murtuu. Väitöstyön tavoitteena on selvittää kokeellisesti ja numeerisilla malleilla jään käyttäytymistä vedossa, puristuksessa ja taivutuksessa ja verrata tuloksia täyden mittakaavan tuloksiin.

Työssä havaittiin, että mallijää käyttäytyy elastisplastisesti ja sen ominaisuudet vaihtelevat suuresti riippuen jään paksuudesta, mikä poikkeaa merkittävästi täyden mittakaavan merijään käyttäytymisestä. Näin voidaan selittää aikaisemmissa kokeissa havaittuja poikkeamia, joihin ei ole saatu aikaisemmissa tutkimuksissa selitystä viimeisen 30 vuoden aikana.

Havainnon seurauksena voidaan päätellä, että osa nykyisin käytössä olevista standardimittauksista ei sovellu jään elastisen jäykkyyden mittaukseen, ja niillä saadaan virheellisiä tuloksia jään mekaanisista materiaaliominaisuuksista. Tämä vaikuttaa myös mallijäässä tehtyjen tulosten skaalaukseen täyteen mittakaavaan.

Väitöstyön tulosten avulla tulevat mallikokeet on mahdollista suunnitella paremmin ja tulosten analysointi on luotettavampaa, koska mallijään käyttäytyminen tunnetaan paremmin. Mallijään käyttäytymisen tutkimus ja sen mekaanisten ominaisuuksien kuvaamiseen käytettävien mallien edelleen kehittäminen on tärkeätä jatkossakin, jotta voidaan varmistaa mallikoetulosten oikeellisuus ja oikeat skaalausmallit tulosten siirtämiseksi täyteen mittakaavaan.

Väitöskirjan verkko-osoite: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/20380

Vastaväittäjät: professori Rocky Taylor, Memorial University, Kanada, professori Lennart Josefson, Chalmersin teknillinen korkeakoulu, Ruotsi

Valvoja: professori Gary Marquis, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu,

Väittelijän yhteystiedot:
Rüdiger Ulrich Franz von Bock und Polach, ruediger.vonbock@aalto.fi