Fracture Toughness of Ice: A Preliminary Account of Some New Experiments

Abstract

This paper describes the first results from an experiment to measure the fracture toughness of ice. Two experimental techniques have been used; fracture of pre-notched rectangular specimens in three- and four-point bending, and from the observation of the cracks which form underneath an indenter forced into the ice surface. In the latter test the indenter behaves like a wedge. We have observed that for indenters with large interior angles the plastic zone beneath the indenter may itself behave like a wedge. Data obtained over a range of temperatures has been compared with the little other data available. We find a decrease of fracture toughness as the temperature is lowered, which is the reverse of that observed by H. W. Liu and L. W. Loop.Nous décrivons dans ce travail les premiers résultats issus d'expériences permettant l' étude de la résistance à la fracture de la glace. Nous avons utilisé deux techniques expérimentales: d'une part la fracture d'éprouvettes entaillées, à section rectangulaire et soumise à la flexion à trois et quatre points. D'autre part, l'observation des fissures se formant en dessous d'une pointe d'indentation dont on provoque l'enforcement à la surface de la glace. Dans ce dernier cas, la pointe d'indentation se comporte comme un coin; en outre, nous avons observé que, pour des angles d'ouverture de l'extrémité de la pointe importants, la zone plastique formée en dessous de la pointe d'indentation, peut elle-même jouer le rôle de coin. Des données obtenues dans une large gamme de température ont été comparées avec les quelques unes dont nous pouvions disposer. Nous trouvons une décroissance de la résistance à la fracture quand la température décrois ce qui est l'inverse des observations de H. W. Liu et L. W. Loop.Diese Arbeit beschreibt die ersten Ergebnisse eines Versuches zur Messung der Bruchzähigkeit von Eis. Es wurden zwei Versuchsverfahren angewendet: Bruch von vorgekerbten rechteckigen Proben durch Drei- und Vier-PunktBiegung und aus der Beobachtung von Sprüngen, die unterhalb eines in die Eisoberfläche gedrückten Prüfkörpers entstehen. Bei dem zweiten Verfahren verhält sich der Eindringprüfkörper wie ein Keil. Wir beobachteten, dass bei grossem Spitzenwinkel des Prüfkörpers die plastische Zone unterhalb des Prüfkörpers sich selbst wie ein Keil verhalten kann. Die über einen grossen Temperaturbereich erhaltenen Werte wurden mit den wenigen anderen verfügbaren Werten verglichen. Wir finden eine Abnahme der Bruchzähigkeit mit abnehmender Tcmperatur; dies ist entgegengesetzt zu der Bcobachtung von H. W. Liu und L. W. Loop.