多結晶氷の圧縮強度に対する静水圧の効果

概要

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大気圧から 55MPaの種々の静水圧下で3×10^-^4〜2×10^-^2s^-^1の定歪速度による純氷多結晶氷の圧縮実験を行い,降伏応力,または破壊強度と歪速度,結晶粒径の関係および,それらに対する静水圧の効果をしらべた。実験温度は-11±0.5℃,試料は結晶学的に等方的な小粒径多結晶氷と柱状多結晶氷である。小粒径多結晶氷では 5MPa以上の静水圧を与えると全歪速度領域で延性破壊を起こし,降伏応力は歪速度と共に増した。大気圧下では歪速度 1×10^-^2s^-^1における破壊速度は約 6MPaであったが,同じ歪速度で 5MPaの静水圧下の降伏応力はおよそ 20MPaに増大した。しかし,同一の歪速度における降伏応力の値には,静水圧の大小による差はほとんどみられなかった。柱状多結晶氷では歪速度 2×10^-3s^-1のばあいに,およそ 10MPaの臨界静水圧で延性破壊と脆性破壊であった。破壊強度は10MPa以上の静水圧で,ほぼ一定の値になった。しかし,5MPa以下の静水圧下では,歪速度が増すと強度は減少した。静水圧はくラックの発生,拡大を抑える働きをするが,破壊強度(降伏応力)の値はかならずしも静水圧に依存しない。強度と静水圧の関係を破壊の微視過程によって説明した。
北海道大学の論文