Dynamic recrystallization during deformation of polycrystalline ice: insights from numerical simulations
Dynamic recrystallization during deformation of polycrystalline ice: insights from numerical simulations
复制标题
多晶冰变形过程中的动态再结晶：数值模拟的见解
DOI：
10.1098/rsta.2015.0346
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Weikusat
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Llorens;Griera;Steinbach;Gomez-Rivas;Jansen;Roessiger;Lebensohn;R. A. ;Weikusat
冰川和极地冰盖的流动是由具有六边形对称性的冰晶（冰lh）的高度各向异性流变学控制的。为了提高我们对冰盖动力学的认识，有必要了解动态重结晶（DRX）如何控制冰的微观结构和流变学在不同的边界条件下，范围从纯剪切压扁在顶部的简单剪切附近的底部的表。我们提出了一系列的二维数值模拟，耦合冰变形与DRX的各种强度，特别注意边界条件的影响。模拟结果表明，无论DRX量和应用的边界条件如何，c轴最大值相对于有限变形方向的相似取向都是如何发展的。在纯剪切中，这个方向平行于最大压缩应力，而在简单剪切中，它向剪切方向旋转。这将导致应变硬化和非基底滑移系统在纯剪切和应变软化在简单剪切的活动增加。因此，预计冰盖下部的冰比上部的冰更脆弱。应变率局部化发生在所有的模拟，特别是在简单的剪切情况下。再结晶抑制了局部化，这就需要激活坚硬的非基底滑移系统。本文是主题“冰的微观动力学”的一部分。
The flow of glaciers and polar ice sheets is controlled by the highly anisotropic rheology of ice crystals that have hexagonal symmetry (ice lh). To improve our knowledge of ice sheet dynamics, it is necessary to understand how dynamic recrystallization (DRX) controls ice microstructures and rheology at different boundary conditions that range from pure shear flattening at the top to simple shear near the base of the sheets. We present a series of two-dimensional numerical simulations that couple ice deformation with DRX of various intensities, paying special attention to the effect of boundary conditions. The simulations show how similar orientations ofc-axis maxima with respect to the finite deformation direction develop regardless of the amount of DRX and applied boundary conditions. In pure shear this direction is parallel to the maximum compressional stress, while it rotates towards the shear direction in simple shear. This leads to strain hardening and increased activity of non-basal slip systems in pure shear and to strain softening in simple shear. Therefore, it is expected that ice is effectively weaker in the lower parts of the ice sheets than in the upper parts. Strain-rate localization occurs in all simulations, especially in simple shear cases. Recrystallization suppresses localization, which necessitates the activation of hard, non-basal slip systems.This article is part of the themed issue ‘Microdynamics of ice’.
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