Возникновение трещин во льду

Возникновение трещин во льду

Возникновение трещин. Одной из интересных особенностей деформации льда, наблюдавшихся в процессе экспериментов, было формирование трещин. Более ранние исследования показывают, что при тех условиях, в которых проводились наши эксперименты, а именно при наличии симметричной структуры льда, определенного диапазона температур при проведении опытов и заданного направления приложенных ко льду сил, могут возникать трещины двух типов: интеркристаллические (небольшие трещины внутри отдельных зерен льда) и (трещины, проходящие через несколько зерен); распространение трещин происходит в направлении длинных (геометрических) осей зерен. Плоскости, в которых возникают трещины, примерно параллельны направлению приложенной к образцу силы. Последние наблюдения показывают, что возникновение первой трещины зависит от приложенной ко льду силы, причем эта зависимость близка к логарифмической; трещины редко появляются в стадии ползучести, когда нагрузки меньше 6 кг/см2; трещины обычно возникают в направлении, параллельном базисной плоскости или перпендикулярном ей.

В настоящее время многие исследователи считают, что во всех случаях, когда формирование трещин зависит от времени в той же мере, как и от приложенного ко льду усилия, первоначальное возникновение трещин происходит только на тех участках образца, где нет внутренних постоянных смещений («течения»), связанных с процессом ползучести. Не получая разрядки за счет ; пластического течения, внутренние напряжения на таких участках постепенно возрастают до такой степени, пока не превысят — местного предела прочности. Поскольку дислокации в кристаллах происходят вдоль основных (главных) плоскостей, следует ожидать, что возникновение трещин будет зависеть от кристаллографической ориентировки. Теперь эта гипотеза получила очевидное экспериментальное подтверждение. Полный обзор современных воззрений на формирование трещин опубликован в «Международной конференции  по  изучению  поверхностей излома», проведенной в Свампекотте,   штат   Массачусетс.

При проведении экспериментов каждый образец льда выдерживался под нагрузкой до тех пор, пока в нем не появлялось около десятка трещин, после чего образец разрезали на части (изготавливали шлифы) и определяли кристаллографическую ориентировку зерен льда по методу Хигучи. Всего таким способом были исследованы 132 трещины, из которых 67% были (проходили через несколько кристаллов), остальные — внутрикристаллическими. На поверхности льда направление 31% трещин оказалось параллельным базисным плоскостям зерен льда (речь идет об их взаимном расположении на плоскости); направление 15% трещин было перпендикулярным базисным плоскостям; направление 9% трещин, проходящих через несколько зерен, оказывалось либо параллельным базисной плоскости, либо перпендикулярным ей; наконец, 12% трещин располагались под произвольными углами к базисным плоскостям зерен.

Проведение экспериментов по сжатию льда в керосине дало возможность наблюдать возникновение и развитие трещин в процессе деформации ледяных образцов. В одном из которых она проходит параллельно базисной плоскости, а в другом — перпендикулярно ей. Заметно разъединение граней соседних зерен льда, вызванное деформацией. Трещина стала шире, но короче в результате смещения граней соседних зерен льда. Свободные пространства между зернами возникают главным образом из-за сдвигов по базисным плоскостям и смещения граней зерен. Наглядно показывает, каким образом деформация маскирует первоначальную зависимость возникновения трещин от кристаллографической ориентировки.

Многие трещины протягиваются только в пределах одного зерна. В этих случаях трещина часто брала начало на одной из граней. Если трещина проходила по нескольким зернам, ее направление менялось на границах между ними в зависимости от ориентировки базисных (главных) плоскостей. Если трещина в каком-либо зерне оказывалась не параллельной и не перпендикулярной главной плоскости, то в таком зерне трещина, как правило, была небольшой; форма трещин в этих случаях была ломаной, а трещины часто отклонялись в сторону базисной плоскости.

В некоторых случаях геометрия трещин, проходящих через несколько зерен льда, была весьма сложной. Однако даже тогда зависимость формирования трещин от кристаллографической ориентировки в большинстве зерен, через которые проходили такие трещины, наблюдалась достаточно четко. Примером может служить трещина, которая проходит вдоль грани одного зерна и через три других. В  одном случае трещина идет параллельно базисной плоскости, в другом — перпендикулярно ей. На всех трещины показаны в плоскости приблизительно параллельной направлению их распространения и перпендикулярной их ширине. ранения

Читайте так же:

Комментарии запрещены.