Вестник Кольского научного центра РАН. 2018, № 3.

В. П. Епифанов Базовую основу для осуществления этих исследований составляют известные результаты изучения процессов деформирования тел со сложной реологией [1], модельные эксперименты по определению ледового сопротивления судна [2], а также создание научных основ физики сверхпластичных материалов [3]. Анализ опубликованных данных по исследованиям движения ледников и контактному разрушению льда [4] позволяет сформулировать базовую концепцию дальнейших исследований в виде задачи о влиянии микроструктуры промежуточного слоя льда на режимы движения льда в ледниках. Поиск решения осуществляется в виде зависимости напряжений от деформаций, скоростей деформаций, температуры и микроструктуры льда. В данной работе рассматриваются три серии экспериментов пластического разрушения льда, имитирующих условия взаимодействия ледников с неровным ложем, в которых решаются следующие задачи: 1. Экспериментальные исследования характеристик вторичной структуры пресноводного льда при интенсивной пластической деформации, формирующейся при ударе и сдвиге в условиях гидростатического сжатия. 2. Разработка теоретической модели, устанавливающей связь между структурой льда и его макроскопическими характеристиками. 3. Влияние импульсов напряжений на структуру и механические характеристики льда в промежуточном слое, включая кинетику формирования вторичных структур льда под влиянием импульсов напряжений. Предмет исследования, методики и аппаратура Для исследований выбраны прозрачные образцы пресноводного льда со структурой А4 и А9 [5] (по классификации Н. В. Черепанова). Чистый прозрачный пресноводный лед позволяет визуально наблюдать деформационные изменения его микроструктуры (кристаллы, трещины, их размеры, количество и ориентация). Количественное исследование деформационных изменений его микроструктуры выполняли с помощью акустических методов (акустической эмиссии и импульсно-фазового). Полученные результаты того, как микроструктура в чистом виде влияет на тот или иной акустический параметр, дают основания связать микроструктуру льда и акустические методы с макромеханикой. Поскольку акустические параметры отражают изменения структуры льда в интегральном виде, то их связь с микроструктурой может быть представлена в виде простых уравнений без потери достоверности. Описание оригинальной аппаратуры и методик измерений представлено в публикациях [6-9]. Результаты и их обсуждение Пластический удар шарового индентора по ледяной плите (рис. 1). В этой серии экспериментов гладкий шар, находящийся в свободном падении, ударяет о массивную ледяную пластину. Удар — нормальный, шар выполнен из твердого материала (HRC 60-62), ледяная пластина большой массы покоится на жестком массивном основании. Это позволяет рассматривать ледяную пластину как упруго-пластичное полупространство. Измерительное устройство состоит из шарового индентора, жестко скрепленного с пьезоэлементом, который подключен к корректирующему предусилителю, и запоминающего осциллографа [7]. Начальная скорость соударения задается высотой поднятия индентора над поверхностью ледяной пластины. Результаты измерений представлены на рис. 2. 142 http://www. naukaprint.ru/zhurnaly/vestnik/