Preparation and Preliminary Study of Structure-Controlled S2 Columnar Ice

International audienc

CONTRIBUTION A L'ETUDE DU COMPORTEMENT VISCOPLASTIQUE D'UN MULTICRISTAL DE GLACE (HETEROGENEITE DE LA DEFORMATION ET LOCALISATION, EXPERIENCES ET MODELES)

GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Etude du frottement pneumatique-glace (grattage de la glace et frottement élastomère-glace)

L'objectif de ce travail est d'identifier et de comprendre l'importance des différents phénomènes physiques intervenant dans l'interaction pneumatique-glace. D'une part, les législations interdisent de plus en plus l'usage des pneumatiques cloutés et l'objectif est aujourd'hui d'obtenir un frottement élevé sur la glace par d'autres moyens. Afin de comprendre les mécanismes physiques mis en jeu lors du grattage de la glace, nous avons conçu un dispositif expérimental permettant de mesurer trois types de coefficients de frottement entre différents indenteurs et la glace. Un patin supporté par quatre frotteurs est frappé par un pendule et lancé sur une piste horizontale de glace de longueur 2m30. Un traitement d'images ou un accéléromètre embarqué permettent d'accéder aux coefficients de frottement. D'autre part, un prototype expérimental de mesure de frottement elastomère-glace a été développé pour simuler le comportement lors d'un freinage en roue bloquée. Un patin d'élastomère d'aire apparente inférieure a 20 cm2 est appliqué sur un disque de glace en rotation. Les efforts normal et tangentiel sont mesurés par l'intermédiaire d'un capteur fixé directement sur le patin. Des observations du facies de la surface de glace à la loupe binoculaire fournissent une caractérisation qualitative du frottement. Les conditions expérimentales sont : contrainte normale nominale de 1 a 4 bars, vitesse de glissement de 2 a 11 m/s, température ambiante de -20 a -5ʿc. Le coefficient de frotement mesuré augmente avec une diminution de l'un de ces trois paramètres. Les résultats exposés montrent aussi les effets de l'usure de la piste, de l'échauffement du patin, de l'aire de contact et de la répartition de la contrainte normale.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Contribution à l'étude des hétérogénéités de déformation viscoplastique de la glace Ih mono et multi cristalline : essais de compression in-situ sous rayonnement X

Le cristal de glace est un matériau particulièrement anisotrope dans le domaine viscoplastique, qui se déforme principalement par glissement des dislocations dans le plan de base. Cette très forte anisotropie viscoplastique engendre une importante hétérogénéité de déformation à l'origine d'hétérogénéités inter-granulaires. Pour mieux comprendre les mécanismes impliqués dans cette déformation, des expériences de fluage ont été réalisées sous diffraction X (topogaphie X et X durs refocalisés) ainsi qu'en chalbre froide, sur des monocristaux et des tricristaux de glace. La déformation a été suivie in-situ à l'aide d'un dispositif spécialement mis au point au LGGE. Une attention particulière a été portée sur l'évolution de la microstructure (évolution des dislocations individuelles, densités de dislocations, distorsions cristallographiques) notamment au niveau des joints de grains et du point triple.The ice crystal exhibits a strong viscoplastic anisotropy since it deforms mainly by dislocation glide in the basal plane. This strong viscoplastic anisotropy induces strain heterogeneities inside and between grains. To better understand the mechanisms involved in the deformation, creep experiments using X-ray diffraction (topography X and refocalised hard X-rays) on ice single crystals and tri crystals, have been carried out. A special attention has been given to the microstructure evolution (movement of dislocations, density of dislocations, crystallographic distorsions) especially at grain boundaries and at triple junctions.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

3D numerical model of snow deformation without failure and its application to cold room mechanical tests

International audienceA three-dimensional model developed for the slow deformation, without macroscopic failure, of a stratified snow cover has been used to simulate laboratory mechanical tests performed on sieved snow. The model is based on a non-linear visco-elastic constitutive law for snow whose parameters depend on the snow temperature and density. Snow densification is derived from the bulk viscous strain. The model has been implemented in the Flac3D finite-difference code. The experimental device is a convergent channel in which snow is forced at a constant velocity in the range 1–100 μm s− 1. Although snow is compressed under plane strain conditions, the channel geometry allows obtaining a multi-axial stress-state. Since the testing conditions involve ranges of variation of both the snow density and the strain-rate wider than those encountered for a natural snowpack, the constitutive relations of the model had to be modified. In this paper we present the constitutive model for snow, some details about its implementation into the Flac3D code, and its application to the numerical simulation of the mechanical tests. The comparison of the model and experimental results shows a relatively good agreement, although snow microstructure is accounted for only through its density. However, the treatment of the non-linearity of the viscosity must be improved. This 3D numerical model can be regarded as an interesting tool for assessing a constitutive law for snow on the basis of cold-room experiments, as well as for studying natural snow covers

Inception and movement of a 'subgrain boundary precursor' in ice under an applied stress, observed by X-ray synchrotron radiation Bragg imaging

International audienceBasal slip of dislocations, the easiest deformation mechanism of ice crystals, does not allow a response to any strain state. The first steps of another mechanism, with a moving subgrain boundary precursor region, which permits accommodating the effect of an applied load, is investigated on an ice single crystal, mainly using synchrotron radiation Bragg diffraction imaging. During this process, the evolution of the local integrated intensity shows that there is both a general multiplication of dislocations within the crystal and a movement of basal dislocations towards the surface. The `subgrain boundary precursor' region evolves towards a classical grain boundary when further deformed