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  • 发布日期:2024-04-18 02:16    点击次数:186

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当一个材料受到拉伸应力时,它可能会产生裂纹,导致材料离散。裂纹的绽放是由能量均衡旨趣决定的,这个旨趣说体育彩票春节停售时间2023,当裂纹前沿处的应力强度因子达到材料的断裂韧度时,裂纹就会膨胀。断裂韧度是指单元面积上产生新的裂纹所需的能量。若是咱们假定裂纹前沿处的能量耗散是集会在一个点上的,那么咱们就不错用经典断裂力学来形色裂纹的能源学活动。

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经典断裂力学告诉咱们,一个拉伸裂纹的最大速率是瑞利波速率CR。瑞利波是一种名义波,它是由体波在解放名义上的干与产生的。瑞利波速率cR频繁小于体波速率cs和cp,其中cs是剪切波速率,cp是扩散波速率。当一个拉伸裂纹以小于cR的速率绽放时,它不错从远方传来的弹性能量中赢得有余的能量来继续膨胀。

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关联词,当一个拉伸裂纹接近cR时,它就会碰到一个能量樊篱。因为当裂纹速率超越cR时,从远方传来的弹性能量就不及以相沿裂纹膨胀了,而且还会造成一个负能量流,对消了裂纹前沿处的能量耗散。是以,经典断裂力学合计,裂纹膨胀速率大于cR是不能能的。

关联词,一篇发表在《科学》杂志的论晓喻诉咱们,这个论断并不老是建树的。作家使用了一种脆性新胡克材料行动实验对象。这种材料具有非线性弹性特质,也即是说,它的应力和应变之间不是绵薄地成正比干系。作家通过施加均匀拉伸应变来制造沿着材料中心线绽放的拉伸裂纹,并用高速相机纪录了裂纹的花式和速率。

作家发现,在某些情况下,拉伸裂纹不错平滑地加快到超越cR,而况继续加快到超越cs。这种超剪切拉伸裂纹具有很是特等的花式:它前沿处有一个机敏的角,而况在后来方造成了一个访佛于音爆锥形波前的激波。这种激波是由于裂纹速率超越了材料中的声速,导致材料发生横暴的非线性变形。作家还发现,超剪切拉伸裂纹的速率不错接近cp,这是材料中最快的波速。这意味着,这种裂纹险些不错达到超声速。

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那么,为什么这种裂纹不错轻松经典速率极限呢?作家建议了一个可能的评释注解。他们合计,当材料受到有余大的拉伸应变时,它会发生一种非线性的应力软化效应,也即是说,它的应力会跟着应变的加多而减小。这种效应会导致裂纹前沿处的应力分平静生变化,从而编削了裂纹的能量均衡条目。具体来说,当裂纹速率超越cR时,由于应力软化效应,裂纹前沿处的能量耗散会减小,而且还会有一部分能量从激波中回流到裂纹前沿处。这么,就不错造成一个正能量流,相沿裂纹继续加快。

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这篇论文的真谛是什么呢?领先,它展示了一种新的拉伸断裂模式,它与经典断裂力学有推行的不同。它标明,在一些脆性材料中,拉伸裂纹的能源学活动不仅取决于材料的断裂韧度,还取决于材料的非线性弹性特质和施加的应变大小。其次,它为盘问断裂表象和其行使提供了新的视角和要领。举例,在地震学中,地壳断层也不错看作是一种拉伸裂纹,它可能会以超剪切速率绽放,并产生横暴的地震波。因此,归并超剪切拉伸裂纹的机制和特征关于展望和慎重地震灾害具有热切真谛。



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