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Fracture Criterion for Ice Using a Dislocation Model

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

V.R. Parameswaran*
Affiliation:
Division of Building Research, National Research Council of Canada, Ottawa, Ontario K1A 0R6, Canada
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

The propensity for crack formation on basal and prismatic planes and twin nucleation on two pyramidal planes in hexagonal ice is examined on the basis of fracture theories and anisotropic elastic theories of dislocations. Calculations show that the ease of crack formation is almost the same in the basal and prismatic planes, whereas it is almost impossible to produce mechanical twinning in ice by stress alone.

Résumé

Résumé

Sur la base des théories de la fracture et des théories élastiques anisotropiques des dislocations on examine les possibilités pour la formation de fissures sur les plans de base et sur les faces pyramidales ainsi que la nucléation des macles sur deux faces pyramidales dans de la glace hexagonale. Les calculs montrent que la formation de fissure est presque aussi facile sur le plan de base et sur les faces prismatiques, alors qu’il est presque impossible de produire des macles dans la glace par le seul exercice d’un effort mécanique.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Auf der Grundlage von Bruchtheorien und Theorien zur anisotropen elastischen Versetzung wird die Neigung zur Rissbildung an Grund- und prismatischen Flächen und zur Zwillingskernbildung an zwei pyramidischen Flächen in hexagonalem Eis untersucht. Berechnungen zeigen, dass sich Risse ebenso leicht in Grundflächen wie in prismatischen Flächen bilden können, dass es aber fast unmöglich ist, mechanische Zwillingsbildung im Eis allein durch Druckspannung zu erzeugen.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1982
Figure 0

Fig. 1.The three modes of crack propagation in a solid.

Figure 1

Fig. 2.Geometry of a {1012} ‹1011› twin (a), and a{1011} ‹1012› twin (b).

Figure 2

Table I.Values of Elastic Constants Cij (units: 103 MPa) and lattice parameters c and a (units: 10–10 m)

Figure 3

Table II.Values of Energy Factors Kij = 1/Bij (units: 103 MPa) and ratios of surface energy and critical stresses for crack and twin propagation

Figure 4

Fig. 3.(a) Variation of elastic constants Cij of ice with temperature, (b). Variation of lattice parameters c and a with temperature.