非线性调节软材料中的裂纹动力学
摘要：软材料中的裂纹展现出多样的动态模式，包括直线、振荡、分支和超音速断裂。在这里，我们成功地在一个二维预应变断裂情景中再现了这些裂纹形态，并使用断裂相场模型建立了三种不同非线性材料的裂纹稳定相图。对比的相图突出了非线性在调节裂纹动力学中的关键作用。在应变软化材料中，裂纹分支占主导地位，将裂纹限制在亚雷利状态。但是应变硬化稳定了裂纹传播，允许超音速断裂的存在。特别值得关注的是大应变线弹性材料，其中容易触发裂纹振荡。这种不稳定性的启动速度与裂纹尖端附近的特征波速线性缩放，支持这种裂纹振荡是与波速密切相关的普遍不稳定性的观点。振荡波长被证明是非线性尺度和裂纹驱动力的双线性函数，与耗散区相关联的最小尺度长度。此外，我们的发现表明，由于应变硬化引起的特征波速增加可以解释裂纹从亚雷利到超音速区域的观察到的转变。
作者：Fucheng Tian, Jian Ping Gong
论文ID：2308.12487
分类：Soft Condensed Matter
分类简称：cond-mat.soft
提交时间：2023-08-25