V, (5.17) trong đó và tuần tự là những tổng trữ lượng nước trong Đạ
7.3.4.Những tính chất cơ học của băng
1- Thái Bình Dương, 2 Đại Tây Dương, 3 Ấn Độ Dương
7.3.4.Những tính chất cơ học của băng
Những tính chất cơ học của băng biển được hiểu là khả năng của nó chống lại tác động của các lực cơ học từ bên ngoài lên nó. Những lực đó gây nên biến đổi trạng thái ban đầu của băng, tức làm biến dạng băng và thường được biểu diễn bằng ứng lực , tức lực tương ứng với một đơn vị diện tích.
Người ta phân biệt một số dạng biến dạng đặc trưng:
- Biến dạng dãn, khi dưới tác động của ngoại lực mẫu băng bị kéo dài ra, còn biến dạng được xác định bằng độ kéo dài tương đối của mẫu băng này;
- Biến dạng nén, khi dưới tác động của ngoại lực mẫu băng bị nén, biến dạng nén được xác định thông qua độ nén tương đối;
- Biến dạng trượt, khi dưới tác động của ngoại lực các lớp băng dịch chuyển một góc nào đó tương đối so với nhau;
- Biến dạng cong, là một dạng biến dạng phức tạp trong đó một phần các lớp của mẫu băng dãn và một phần khác bị nén lại.
Biến dạng cong được biểu diễn hoặc thông qua góc uốn cong, hoặc thông qua đại lượng uốn cong tương đối.
Người ta phân biệt ba giai đoạn biến dạng của băng biển: I - biến dạng đàn hồi, II - biến dạng dẻo, III - biến dạng phá hủy (hình 7.1).
Biến dạng được gọi là đàn hồi nếu sau khi kết thúc tác động của lực, băng trở về trạng thái trước đây. Giữa ứng lực và biến dạng phải thỏa mãn mối liên hệ tuyến tính dạng
E ,
ở đây E hệ số tỉ lệ, gọi là mô đun đàn hồi hay mô đunYoung.
Giai đoạn đàn hồi là giai đoạn biến dạng đầu tiên và diễn ra với những tải trọng bé, thường không quá 0,5 N/m2. Độ đàn hồi của băng biển chủ yếu được quyết định bởi độ đàn hồi của pha rắn, nó phụ thuộc không nhiều vào những nguyên nhân bên ngoài. Sự hiện diện của pha lỏng (nước muối) trong băng làm thay đổi cấu trúc hình học của băng và dẫn tới làm biến đổi các tính chất đàn hồi của nó, những thay đổi cấu trúc càng lớn thì tính đàn hồi càng biến đổi đáng kể. Trong điều kiện nhiệt độ thấp, ảnh hưởng của những nhân tố này không đáng kể.
Hình 7.1. Các giai đoạn biến
dạng của băng biển: đàn hồi (I),
dẻo (II), phá hủy (III)
Trị số của mô đun Young phụ thuộc vào dạng biến dạng cũng như vào nhiệt độ và độ muối ảnh hưởng tới các tính chất đàn hồi của băng. Mô đun Young có biến trình năm khá rõ (hình 7.2). Ở giai đoạn tăng trưởng độ dày băng đầu tiên, mô đun Young không biến đổi, mùa hè nó giảm đột ngột, gần hai lần.
Giai đoạn biến dạng tiếp theo là biến dạng dẻo, xảy ra khi tăng ứng lực vượt quá giới hạn đàn hồi cho phép. Giai đoạn này có đặc trưng là mối liên hệ giữa ứng lực và biến dạng trở nên phi tuyến, do đó, sau khi loại bỏ tải trọng băng không trở về trạng thái ban đầu. Chỉ có thể làm cho nó trở về trạng thái ban đầu nếu đặt vào nó một lực hướng ngược chiều. Ở giai đoạn này, tốc độ biến dạng băng phụ thuộc vào tải trọng đặt lên nó - tải trọng càng lớn thì băng biến dạng càng nhanh.
Hình 7.2. Biến trình năm của mô đun đàn hồi Young
Giai đoạn biến dạng cuối cùng của băng - giai đoạn phá hủy, có đặc trưng là trong băng diễn ra những biến đổi không thể đảo ngược dưới dạng những vết nứt vi mô, kết quả là không thể loại trừ được biến dạng dư. Những biến dạng dẻo tăng lên và chuyển sang dòng chảy, kết thúc bằng sự phá hủy. Ở đây những tham số rất quan trọng là các sức bền tới hạn của băng, chúng được xác định bằng những ứng lực dẫn tới phá hủy băng. Với từng dạng biến
dạng, những tham số này có các trị số của mình, phụ thuộc rất mạnh vào nhiệt độ, độ muối, độ xốp, cấu tạo và dạng tinh thể. Sức bền tới hạn của biến dạng nén có trị số lớn nhất, ứng lực nén đạt trị số khoảng 30 N/cm2. Sức bền tới hạn của biến dạng cong và biến dạng dãn có trị số nhỏ hơn gần hai lần và sức bền biến dạng trượt còn nhỏ hơn nữa.