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A Deformation Mechanism Map of Ice

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

H. Shōji
Affiliation:
Department of Applied Physics, Faculty of Engineering, Hokkaido University, Sapporo, Japan 060
A. Higashi
Affiliation:
Department of Applied Physics, Faculty of Engineering, Hokkaido University, Sapporo, Japan 060
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

A deformation mechanism map for pure polycrystalline ice of 2 mm grain diameter is constructed, New sub-regions in the dislocation glide region are proposed: dislocation glide with crack formation, dislocation creep, and fracture at high stresses above about 1 MPa. The boundary between the dislocation creep and DGC regions is determined by the onset of cleavage cracks due to piled-up dislocations near grain boundaries. The fracture region is that area of the map where fracture occurs readily when the ice is subjected to a rapid deformation rate exceeding 10-3 s-1. Experimental results of the stress dependence of the compressive deformation rate of polycrystalline ice are compared with the map. The effect of changes in the creep activation energy near the melting point is discussed together with those of other factors.

Résumé

Résumé

Une carte des mécanismes de déformation correspondant à une glace polycristalline (diamètre des grains 2 mm) est construite. Nous proposons de considérer plusieurs sous-domaines dans le domaine attribué au glissement des dislocations: au-dessus du fluage par glissement de dislocations, il y aurait mouvement de dislocations avec formation de fissure (DGC) et fracture pour des contraintes élevées au-dessus de 1 MPa environ. La frontière entre les sous-domaines fluage et DGC est assimilée au critère de début de formation de fissure par empilement de dislocations vers les joints de grain. Le sous-domaine relatif à la fracture est établi à partir de données expérimentales montrant que la rupture fragile se produit à coup sûr quand la glace est déformée à une vitesse élevée, dépassant 10-3 s-1. Divers résultats expérimentaux concernant la relation entre contrainte et vitesse de déformation en compression de glaces polycristallines sont comparés aux indications de notre carte. Les effets de la variation de l’énergie d’activation du fluage vers le point de fusion sont discutés en relation avec divers autres facteurs.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Für reines, polykristallines Eis mit 2 mm Korndurchmesser wird ein Verformungsmechanismus-Diagramm ausgearbeitet. Es werden neue Unterfelder in dem Feld der Versetzungsgleitung vorgesehlagen: Versetzungsgleitung mit Spaltenbildung (DGC). Versetzungskriechen und Bruch bet hohen Spannungen oberhalb von ungefähr 1 MPa. Die Grenze zwischen Versetzungskriechen und DGC wird durch das Auftreten von Spaltungsrissen infolge aufgehäufter Versetzungen in der Nähe von Korngrenzen bestimmt. Das Bruchfeld ist die Fläche des Diagramms. in der Bruch sofort eintritt, wenn das Eis einer schnellen Verformung mit Geschwindigkeiten > 10-3 s-1 unterworfen wird. Ergebnisse Experimentelle der Spannungsabhängigkeit der Kompressionsverformungsgeschwindigkeit polykristallinen Eises werden mit dem Diagramm verglichen. Die Auswirkung der Änderung der Aktivierungsenergie der Kriechgeschwindigkeit nahe dem Schmelzpunkt wird zusammen mit den Auswirkungen anderer Faktoren besprochen.

Information

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

Table 1.Nomenclature and Numerical Values

Figure 1

Fig. 1.A deformation mechanism map for pure ice of grain size 2 mm. Experimental data are also shown on the map as follows:region bordered by broken lines Barnes and others (1971);region bordered by dotted lines Bromer and Kingery (1968);— — — — Colbeck and Evans (1973);. . . . . . . . . . Mellor and Testa (1969);· — · — · — Parameswaran and Jones (1975);○ Hawkes and Mellor (1972).