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Anelastic Behaviour of Polycrystalline Ice

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

Paul Duval*
Affiliation:
Laboratoire de Glaciologie, C.N.R.S., B.P. 53, F-38041 Grenoble-cedex, France
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Abstract

Torsion creep tests were performed on glacier ice at temperatures above -12°C. The polycrystalline ice, when unloaded, exhibits creep recovery. The time-dependent recoverable component of deformation (or anelastic strain) ϵa was found to be adequately described by a relationship of the form: ϵa = Δτ log(r + αt)/h, where Δτ is the stress decrement, α a constant, and t the time. The anelastic modulus h defined for times t in excess of 3 h is always smaller than the dynamic elastic modulus. The movement of dislocations composing the sub-boundaries or in dislocation pile-ups may produce this important reversible deformation. The time-dependent recovery is explained in a similar way to the transient creep behaviour observed at low temperatures for metals. The small temperature dependence of creep recovery would arise from the existence of a distribution of internal stresses values.

Résumé

Résumé

Des expériences de fluage en torsion pure ont été réalisées sur des glares de glaciers à des temperatures supérieures à - 12°C. A la décharge, une restauration du fluage est trouvée pour les glares polycristallines. La composante de la déformation restaurée, dépendant du temps (ou déformation anélastique) ϵa est correctement décrite par la relation ϵa Δτ log (1+ αt)/h, où Δτ est la contrainte résultant de la décharge et t le lemps. Le module anélastique h défini pour des temps t supérieurs à 3 h est toujours plus petit que le module élastique dynansique. Le mouvement des dislocations composant les sous joints ou les empilements de dislocations peut être à l'origine de cette importante déformation réversible. La restauration dépendant du temps est expliquée de la même façon que le fluage transitoire obtenu à basse température pour les métaux. Une distribution des contraintes internes serait à l'origine de la faible dépendance du fluage réversible avec la température.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

An Gletschereis wurden Torsionskriechversuche bei Temperaturen oberhalb -12°C ausgeführt. Die polykristallinen Eisproben zeigen nach Entlastung Kriecherholung. Der zeitabhängige erholungsfähige Anteil der Verformung (anelastische Verformung) ϵa wurde angemessen beschrieben durch eine Beziehung der Form: ϵa - Δτ log(1 + αt)/h, dabei ist Δτ der Spannungsabfall, α eine Konstantc and t die Zeit. Der anelastische Modul h, der für Zeiten t oberhalb oberhalb 3 h bestimmt wurde, ist stets kleiner als der dynamische elastische Modul. Die Bewegung von Versetzungcn, welche Sub-Korngrenzen oder Versetzungstaus bilden, können diese bedeutende reversible Verformung hervorrufen. Die zeitabhängige Erholung wird in ähnlicher Weise wie das Übergangskriechverhalten erklärt, das bei niederen Temperaturen an Metallen beobachtet wurde. Die geringe Temperaturabhängigkeit der Kriecherholung könnte von dem Vorhandensein einer inneren Spannungsverteilung herrühren.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1978
Figure 0

Fig. 1.Anelastic recovery strain as a function of log t after pre-strains for different values of shear stress. Samples: V.B. 180. Temperature T = -1.5°C.

Figure 1

Fig. 2.Anelastic recovery strain as a function of time after various prestrains for shear stress = 171 kN/m2. Sample: D.10 (100.66m). Temperature T = -1.5°C.

Figure 2

Table I.Results of Recovery Tests

Figure 3

Fig. 3.Shear strain-rate as a function of time during creep tests at - 12°C and - 1.5°C and for shear stress T = 310 kN/m2 ·; Samples: V.B. 180.