Contribution à l'étude du comportement viscoplastique d'un multicristal de glace : hétérogénéité de la déformation et localisation, expériences et modèles.

The ice single crystal possesses a strong viscoplastic anisotropy, it deforms mainly by dislocation glide in the basal plane. A constitutive model for the single crystal behaviour, based on existing models for metals, is proposed to reproduce the experimental results cited in the literature. In polycrystalline ice, this strong viscoplastic anisotropy leads to incompatibilities of deformation between the grains, which induce strain heterogeneities inside the grains. To study the mechanisms leading to the localization of the deformation, creep experiments were carried out in cold room on laboratory-made ice specimens, constituted of a multicrystal included in a macroscopically isotropic ice matrix. The deformation was followed by photographs of the specimens taken at regular time intervals, a more precise observation being done with an optical microscope after each test. Di fferent con gurations of the inclusion allowed to obtain an homogeneous strain fi eld in the inclusion, or on the contrary to provoke the localization of deformation in the form of kink bands, bending bands or polygonization. A constitutive law, considering the ice grain as a transversely isotropic continuum possessing a weak resistance for shear parallel to the basal planes, was used in a fi nite-element code to simulate the experiments. When the strain field is homogeneous (monocrystalline inclusion), the simulations reproduce with a good accuracy the experiments. In the case of a multicrystalline inclusion, the simulations allow to reproduce relatively well the global shape and the crystallographic orientation of the grains, and give informations on the locations where kink bands are likely to appear.Le monocristal de glace est un mat ériau particuli èrement anisotrope dans le domaine viscoplastique, qui se d éforme principalement par glissement des dislocations parall èlement aux plans de base. Un mod èle de comportement du monocristal, bas e sur les mod èles existants en m étallurgie, est propos é pour reproduire les essais de la litt érature. Dans la glace polycristalline, cette tr es forte anisotropie viscoplastique provoque des incompatibilités de d éformation intergranulaires qui engendrent une tr ès forte h ét érog en éit é de la d éformation intragranulaire. Pour étudier les m écanismes conduisant à cette localisation de la d éformation, des exp ériences de fluage ont et e r éalis ées en laboratoire froid, sur des éprouvettes de glace constitu ées d'un multicristal en inclusion dans une matrice de glace macroscopiquement isotrope. La d éformation a ét é suivie a l'aide de photographies des éprouvettes prises au cours de l'essai, une caract érisation fine étant r ealis ée sous microscope optique apr ès d émontage. Di fférentes con -figurations d'inclusions ont permis d'obtenir une d éformation homog ène dans le grain, ou au contraire de provoquer la localisation de la d éformation sous forme de bandes en genou, de bandes de flexion ou de polygonisation. Une loi constitutive, consid érant le grain de glace comme un mat eriau orthotrope de r évolution poss édant une faible résistance au cisaillement parall èlement aux plans de base, a ét é impl ément ée dans un code aux él éments finis pour simuler les exp eriences. Lorsque la d eéformation est homog ène (inclusion monocristalline), les simulations reproduisent fi d èlement les exp ériences. Dans le cas d'une inclusion multicristalline, les simulations permettent de reproduire relativement bien la forme g én érale des grains et leur orientation, et donnent des informations sur les zones o u la localisation est susceptible de se produire