Where curling stones collide with rock physics: Cyclical damage accumulation and fatigue in granitoids
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Fatigue and damage accumulation in granitoids are classical, but poorly characterised, rock mechanics problems. We explore these phenomena by examining curling stone impacts. Curling stones are slid on ice and made to collide along a circumferential striking band. This well constrained scenario involves uniaxial compression of convex surfaces (i.e., Hertzian contacts). Each stone experiences about 2900 impacts per season, over a lifespan of 10–15 years before refurbishment, providing a unique opportunity to study fatigue and damage accumulation under cyclic loading. Here, we first determine the stress magnitudes of head-on curling stone impacts using on-ice experiments involving a high-speed camera and pressure-sensitive films. We then characterise the damage observed in aged stones using photogrammetry, microtomography, and microscopy. For high-velocity impacts (2.93 ± 0.15 ms−1), a curling stone is locally and momentarily stressed to at least 300–680 MPa, exceeding its unconfined compressive strength. Curling stone impacts are dynamic in nature, as evidenced by strain rates (24 ± 4 s−1) that resemble seismic magnitudes, ejection of rock powder during collisions, and prevalence of Hertzian cone fractures in aged stones. In the striking band, damage is confined to macroscopic Hertzian cone fractures and their immediate collet zones, and does not appear to extend beyond about 3–5 cm into the stones (radially). The circumferential density of cone fractures is limited to about 2–2.5 fractures per cm. We propose that (1) early, high-velocity impacts initiate cone fractures up to a specific spatial density, and (2) with subsequent collisions in the same regions of the striking band, cone fractures progressively propagate and coarsen. This concentrates and channels the accumulated damage, shielding the rest of the stones from reaching critical stress levels for damage. Our findings are significant for applications where rocks are exposed to repetitive, high-stress impacts and suggest that narrow damage zones can dampen high-impact stresses.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».