Crack-enhanced creep in polycrystalline material: strain- rate sensitive strength and deformation of ice

A non-linear viscoelastic creep equation for polycrystalline material is presented. It incorporates the effect of cracking and is capable of describing primary, secondary and tertiary behaviour. The model predicts the formation of microcracks and thus the damage state due to the high temperature grain-boundary embrittlement process. This paper describes its application in formulating crack- enhanced creep and material response under constant strain- rate loading conditions (theoretically the simplest case but actually the most difficult to maintain). The formulation makes it possible to define the rate effect on stress-strain response and the rate sensitivity of strength, failure time, failure strain, damage and damage rate, strain recovery, etc. Numerical correspondence between theory and experiment was observed when predictions were compared with availible closed-loop, controlled, constant strain-rate strength and deformation data on pure ice. Calculations made use of material constants determined from independent constant-load creep tests.L'auteur pr\ue9sente une \ue9quation de fluage visco\ue9lastique non lin\ue9aire de mat\ue9riau polycristallin. Celle-ci tient compte de l'effet de la fissuration et peut servir \ue0 d\ue9crire les comportements primaire, secondaire et tertiaire. Le mod\ue8le pr\ue9voit la formation de microfissures et, par cons\ue9quent, l'\ue9tat d'endommagement d\ufb au processus de fragilisation du pourtour des grains aux temp\ue9ratures \ue9lev\ue9es. On d\ue9crit ici l'utilisation de ce mod\ue8le pour la formulation du fluage accentu\ue9 par la fissuration et de la r\ue9ponse mat\ue9rielle dans des conditions de chargement \ue0 vitesse de d\ue9formation constante (en th\ue9orie le cas le plus simple mais en pratique le plus difficile \ue0 cerner). La formulation permet de d\ue9finir l'effet de la vitesse sur la r\ue9ponse aux contraintes-d\ue9formation et la sensibilit\ue9 \ue0 la vitesse de la r\ue9sistance, du temps de rupture, de la d\ue9formation \ue0 la rupture, des dommages et de la correspondance num\ue9rique entre la th\ue9orie et l'exp\ue9rience lors de la comparaison des pr\ue9visions avec les donn\ue9es, obtenus par fonctionnement en boucle ferm\ue9e, concernant la r\ue9sistance et la d\ue9formation de la glace pure \ue0 vitesse de d\ue9formation constante. Les calculs ont \ue9t\ue9 effectu\ue9s \ue0 l'aide des constantes mat\ue9rielles d\ue9termin\ue9es \ue0 partir d'essais ind\ue9pendants de fluage sous charge constante.Peer reviewed: YesNRC publication: Ye