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The Application of Fracture Mechanics to the Problem of Crevasse Penetration

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

R. A. Smith*
Affiliation:
Department of Engineering, University of Cambridge, Cambridge CB3 IPZ, England
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Abstract

The elastic stress intensity factor is a parameter used in fracture mechanics to describe stress conditions in the vicinity of the tip of a sharp crack. By superimposing solutions of stress intensity factors for different loading conditions, equations are derived which model crevasses in ice. Solutions are presented for the theoretical depth of isolated crevasses, free from or partially filled with water. Close agreement exists with a previous calculation by Weertman using a different technique. The effect of crevasse spacing is investigated and it is demonstrated that closer spacing always reduces crevasse depth, but over a wide range of spacing the predicted variation in depth is slight.

Résumé

Résumé

Le facteur d'intensité de l'effort élastique est un paramètre utilisé en mécanique des fractures pour décrire les conditions des contraintes au voisinage de l'extrémité d'une fracture étroite. En superposant les solutions donnant les facteurs d'intensité d'effort pour différentes conditions de charge, on a établi des équations qui simulent les crevasses dans la glace. On présente des solutions pour la profondeur théorique de crevasses isolées libres, ou partiellement remplies d'eau. On est en très bon accord avec des calculs anciens menés par Weertman par des méthodes différentes. On a cherché à déterminer l'effet de l'espacement entre les crevasses et on a démontré que la réduction de cet espacement réduit toujours la profondeur des crevasses, mais pour une large gamme d'espacements, la variation de profondeur attendue est faible.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

In der Bruch-Mechanik wird der Intensitätsfaktor der elastischen Spannung als Parameter zur Beschreibung der Spannungsverhältnisse in der Umgebung der Kante einer scharfen Spalte benutzt, Durch Überlagerung von Lösungen der Spannungsintensitätsfaktoren für verschiedene Lastfälle werden Gleichungen hergeleitet, die Spalten in Eis beschreiben. Mitgeteilt werden die Lösungen für die theoretische Tiefe isolierter Spalten, die entweder wasserfrei oder teilweise wassergefüllt sind, Zu einer früheren Berechnung von Weeriman, die auf einer anderen Methode beruht, besteht gute Übereinstimmung. Die Auswirkung der Scharung von Spalten wird untersucht, wobei sich zeigt, dass engere Scharung stets die Spaltentiefe verringert, dass aber über einen weiten Scharungsbereich die vorberechnete Tiefenänderung nur gering ist.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1976
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Fig. 1. Idealized stresses acting on an isolated crevasse.

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Fig. 2. Crevasse depth plotted against the depth of water filing (as a percentage of depth).

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Fig. 3. System of equally spaced parallel crevasses.

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Fig. 4. Crevasse depth plotted against the crevasse separation. The crevasses are assumed tu be water-free.