Ice surfaces: macroscopic effects of microscopic structure

Wettlaufer, J. S.

doi:10.1098/rsta.1999.0500

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“…It has been shown by different experimental techniques that a naturally occurring quasi liquid layer (QLL) exists on the surface of ice close to the melting point [26]. However, the thickness of the QLL is very small compared to the displacements in our measurements.…”

Section: Resultscontrasting

confidence: 45%

Mechanics of the Ski–Snow Contact

Theile¹,

Szabó²,

Lüthi³

et al. 2009

Tribol Lett

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Two outstanding questions of the ski-snow friction are considered: the deformation mode of the snow and the real contact area. The deformation of hard, well sintered snow in a short time impact has been measured with a special linear friction tester. Four types of deformations have been identified: brittle fracture of bonds, plastic deformation of ice at the contact spots, elastic and delayed elastic deformation of the snow matrix. The latter is the dominant deformation in the ski-snow contact. Based on the measured loading curves the mechanical energy dissipation of snow deformation in skiing on hard snow has been determined and found negligible compared to the thermal energy dissipation. A mechanical model consisting of ice spheres supported by rheological elements (a nonlinear spring in series with a Kelvin element) is proposed to model the deformation of snow in the ski-snow contact. The model can describe the delayed elastic behaviour of snow. Coupled with the complete topographical description of the snow surface obtained from X-ray micro computer tomography measurements, the model predicts the number and area of contact spots between ski and snow. An average contact spot size of 110 lm, and a relative real contact area of 0.4% has been found.

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Section: Resultscontrasting

confidence: 45%

Mechanics of the Ski–Snow Contact

Theile¹,

Szabó²,

Lüthi³

et al. 2009

Tribol Lett

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“…Die obere Fläche der Grenzzone besteht überwie-gend aus der Eisoberfläche, die nach Wettlaufer [6] elektrisch negativ geladen ist. Die untere Fläche der Grenzzone besteht überwiegend aus der Kornoberfläche, die ebenfalls elektrisch negativ geladen ist.…”

Section: Mechanismenunclassified

Reduktion der Frosthebungen bei der künstlichen Bodenvereisung

2009

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Mit dem Ziel der Reduktion der Frosthebungen bei der künstlichen Bodenvereisung wurden die Einflüsse des Temperaturgradienten, der Temperaturänderung sowie der Temperaturänderungsamplitude und ‐periode der Vereisungstemperatur auf die Frosthebungen bei der eindimensionalen Frosteindringung in feinkörnige Böden experimentell im Labor untersucht. Bei der Frosteindringung in feinkörnige Böden ist die Frosthebung infolge der Bildung der untersten Eislinse (letzte Eislinse bei Frostung von oben nach unten) im thermodynamisch stationären Zustand maßgebend. Der Temperaturgradient beeinflusst zwar die Frosteindringtiefe, die Größe der Frosthebung dagegen nur in geringem Maße. Durch zyklische Veränderungen der Vereisungstemperatur kann das Wachstum der letzten Eislinse beschränkt und dadurch die Frosthebung vermindert werden. Die zyklische Veränderung der Vereisungstemperatur bereits vor der Bildung der letzten Eislinse führt dagegen zu einer großen Frosthebung. Zur Minimierung der Frosthebung müssen die Temperaturveränderungsamplitude und ‐periode während der Vereisung auf die Eislinsenbildung abgestimmt werden.Decreasing frost heaves of artificial frozen soils by intermission freezing.For decreasing the frost heaves of artificially frozen soils the influences of temperature gradient, its changes as well as the amplitude and period of changing freezing temperature on the one‐dimensional frost heaves of fine‐grained soils were investigated by experiments in the laboratory. During the frost penetration into the fine‐grained soils the frost heaves due to the formation of the final ice lens under thermodynamic stationary condition is decisive. The gradient of temperature influences strongly the depth of frost penetration but only little the total frost heave. Cyclical changes of the freezing temperature can confine the growth of the final ice lens and thereby the frost heave decreases. However, the cyclical changes of the freezing temperature before the formation of the final ice lens can cause a heavy frost heave. For decreasing frost heaves the amplitude und period of changing the freezing temperature must be controlled properly.

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“…Il a aussi été établi qu'en plus de la température, l'épaisseur de la couche quasi-liquide était extrêmement sensible à la présence d'impuretés dans la glace [20,22,27]. En effet, durant le processus de solidification de la solution aqueuse, les impuretés initialement présentes ne sont pas incorporées en grande quantité dans la structure cristalline de la glace.…”

Section: Ii424 Défauts Brutsunclassified

“…Elles sont rejetées progressivement de la partie solide vers les portions liquides et les interfaces avec le solide [2,28,142,143]. Puisque ces impuretés ne sont pas volatiles, elles se retrouveront à la fin du processus de solidification, en très grande partie sur la surface réduisant ainsi son énergie d'activation et augmentant sa conductivité [2,22,28]. De plus, elles perturberaient localement le réseau atomique, diminuant la température d'apparition de la couche quasiliquide et affectant les propriétés notamment dynamiques de la surface de glace.…”

Section: Ii424 Défauts Brutsunclassified

Approche physique du développement de streamers positifs sur une surface de glace =

Ndiaye¹

2007

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REMERCIEMENTSCe projet de thèse a été réalisé dans le cadre des activités de la Chaire Industrielle CRSNG/Hydro-Québec/UQAC, sur le givrage atmosphérique des équipements des réseaux électriques (CIGELE). Je tiens alors à remercier avec la plus profonde gratitude le Professeur Masoud Farzaneh, titulaire de cette chaire et directeur de cette thèse, d'abord pour m'avoir accueilli au sein de son équipe, ensuite pour sa confiance envers mes efforts, sa sollicitude et la passion qu'il a réussie à me donner pour la recherche.Je tiens aussi à témoigner toute ma reconnaissance au Professeur Issouf Fofana, mon eo-directeur de thèse, qui n'a jamais cesser de m'encourager et qui a su mettre à mon égard toute sa disponibilité et son aide.Je voudrais aussi remercier le Dr Christophe Volât pour sa précieuse aide dans les simulations numériques de champ électrique et le Dr Stephan Brettschneider pour son soutien et sa disponibilité lors de la mise en opération de la caméra ultra rapide. Je dédie aussi ce travailA mon adorable mère, plus que jamais irremplaçable, pour son amour, ses conseils, ses encouragements et ses prières.Et à mes frères, pour le respect et la confiance qu'ils m'ont toujours témoignés. Xll LISTE DES ABREVIATIONS ET SYMBOLES ACCourant et tension alternatifs.

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Ice surfaces: macroscopic effects of microscopic structure

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