극지 빙하유동에 있어서 Polycrystalline Ice의 Creep 변형특성 수치 시뮬레이션

Creep Deformation Characteristics of Polycrystalline Ice and its Numerical Simulation in the Flow of Polar Glaciers

극지방의 해양 환경은 낮은 온도와 함께 여러 가지 형태로 존재하는 얼음의 분포에 의해 큰 영향을 받는다. 빙하와 빙산, 해빙 등 빙역학의 기초적인 이해를 위하여 본 연구는 polycrystalline ice의 재료적 특성과 파괴기구 등을 파악하고 극지 방하유동시 관측되는 creep 변경을 기술하기 위한 constitutive 모델을 제시하였다. 빙변형에 관여되는 여러 가지 물리적 변화 중 microcracking에 의한 재료의 손상을 주요인으로 간주하여 파손역학의 이론을 적용한 3차원 수치모델을 개발하였으며 기발표된 실험 결과와 비교하였다. 1축 균일압축을 받는 경우 실험 데이타와 수치모델은 유사한 거동을 보이고 있으며, 빙변형에 있어서 1, 2기 creep의 소성적 변형특성 뿐 아니라 microcracking에 의한3기(tertiary) creep의 특징까지도 잘 기술해 주고 있다.

Various types of ice distribution under low temperature greatly influence the environment of the Arctic and Antarctic Oceans. To understand fundamentals of ice properties such as Polar glaciers, icebergs and sea ice, this study focuses on the material behaviors and failure mechanisms of polycrystalline ice. Utilizing the continuum damage theory, a three-dimensional constitutive model to describe creep deformation characteristics in the glacial flow is developed in consideration of micro-cracking as the major physical process of ice deformation. The numerical model is compared with the published experimental data especially in uniaxial constant stress creep tests. The model can simulate primary and secondary creeps as well as tertiary creep characteristics due to the microcrack accumulation.