内容摘要：一、【导读】质料若何断裂？裂纹扩展的速率有多快？这是质料迷信以及工程学中的一个紧张下场，由于它直接影响质料的强度、韧性以及坚贞性。在张力熏染下，资料中的应力在挨近裂纹尖真个体积中被淘汰，当势能逾越质料

一、最新质料【导读】

质料若何断裂？裂纹扩展的伸裂速率速率有多快？这是质料迷信以及工程学中的一个紧张下场，由于它直接影响质料的突牛强度、韧性以及坚贞性。破典在张力熏染下，型的限度资料中的最新质料应力在挨近裂纹尖真个体积中被淘汰，当势能逾越质料的伸裂速率断裂能时，裂纹将向断裂转达。突牛艰深以为，破典挪移裂纹的型的限度最大速率不能逾越瑞利波速c_R。在裂纹尖端临近，最新质料短途施加的伸裂速率应力被淘汰到类似奇点。裂纹行动受能量失调道理教育：从大尺度（零星尺寸）流向裂纹尖真个存储势能通量与质料的突牛断裂能相失调时，就会爆发断裂。破典在坚持能量失调的型的限度同时，裂纹速率（v）会平稳减速到c_R。逾越c_R时，断裂力学预料进入裂纹尖真个能量通量将酿成负值，从而使v>c_R不适宜实际情景。这一速率限度的破例情景可能爆发在由剪切荷载驱动的裂纹中。具备有限尺寸耗散区的裂纹的合成解预示着正能量流入“超剪切”裂纹，其速率介于剪切波速率以及扩展波速率之间。个别以为由拉伸载荷驱动的裂纹受c_R的限度。该极限以及线性弹性断裂力学预料的响应行动方程已经由试验患上到证实。将典型断裂扩展到超弹性质料预料拉伸裂纹可能会逾越c_R。可是，依然缺少清晰的试验证据以及对于超剪切拉伸断裂的根基清晰。

 

二、【下场掠影】

克日，Jay Fineberg教授团队运用脆性水凝胶作为模子质料，经由试验证明了逾越横波速率的“超剪切”拉伸裂纹的存在，这种断裂方式是在临界（取决于质料）应变下发生的。这种非典型的拉伸断裂方式代表了咱们对于断裂历程意见的根基转变。相关的钻研下场以“Tensile cracks can shatter classical speed limits”为题宣告在science上。

三、【中间立异点】

作者发现了超剪切裂纹的存在，超剪切裂纹滑腻地减速到逾越cR的速率，速率可能挨近缩短波速率，并发现超剪切能源学的行动与典型裂纹实际差距。

 

四、【数据概览】

图1  亚音速以及超剪切裂纹的试验装置以及示例。  ©2023 AAAS

图2  有以及不弱层的典型试验。  ©2023 AAAS

图3  超剪切裂纹的应变场依赖性。  ©2023 AAAS

图4  超剪切裂纹能源学。  ©2023 AAAS

图5  超剪切裂纹对于凝胶化学成份的依赖性

 

五、【下场开辟】

综上所述，作者运用脆性新胡克质料，发现了逾越横波速率c_R的“超剪切”拉伸裂纹的存在，并证明了超剪切能源学的道理与典型裂纹的道理差距。这项钻研不光可以为开拓可能接受更高应力以及应变的新质料提供新思绪，还可以为质料断裂以及变形的根基机制提供新的见识，为预料以及操作质料行动的新实际以及模子的睁开做出重大贡献。

 

文献衔接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg7693

本文由WYH供稿