Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự lan truyền của vết nứt trong các chất rắn giòn không đồng nhất: Rối loạn vật liệu và động lực học vết nứt
Tóm tắt
Sự lan truyền của vết nứt trong một vật liệu đàn hồi tuyến tính với các tính chất thất bại không đồng nhất yếu được phân tích. Một phương trình chuyển động cho vết nứt được rút ra trong giới hạn vận tốc chậm. Các dự đoán của phương trình này về cả vận tốc tăng trưởng trung bình của vết nứt và sự dao động của nó được so sánh với các kết quả thực nghiệm gần đây được thực hiện trên các vật liệu không đồng nhất giòn (Ponson trong Phys Rev Lett, 103, 055501; Måløy và cs trong Phys Rev Lett, 96, 045501). Chúng được tìm thấy với khả năng tái hiện định lượng các đặc điểm chính của sự lan truyền vết nứt trong các hệ thống rối loạn. Khung lý thuyết này cung cấp những công cụ mới để dự đoán tuổi thọ và năng lượng gãy của các vật liệu từ các thuộc tính của chúng ở quy mô vi mô.
Từ khóa
#Sự lan truyền vết nứt #Vật liệu không đồng nhất giòn #Động lực học vết nứt #Vật liệu dối loạn #Tính chất vật liệuTài liệu tham khảo
Adda-Bedia M, Katzav E, Vandembroucq D (2006) Second-order variation in elastic fields of a tensile planar crack with a curved front. Phys Rev E 71: 066127
Atkinson BK (1984) Subcritical crack growth in geological materials. J Geophys Res 89: 4077–4114
Ball RC, Larralde H (1995) Three-dimensional stability analysis of planar straight cracks propagating quasistatically under type I loading. Int J Frac 71: 365–377
Barabási AL, Stanley HE (1995) Fractal concepts in surface growth. Cambridge University Press, Cambridge
Bonamy D (2009) Intermittency and roughening in the failure of brittle heterogeneous materials. J Phys D 42: 214014
Bonamy D, Ponson L, Prades S, Bouchaud E, Guillot C (2006) Scaling exponents for fracture surfaces in homogeneous glass and glassy ceramics. Phys Rev Lett 97: 135504
Bonamy D, Santucci S, Ponson L (2008) Crackling dynamics in material failure as the signature of a self-organized dynamic phase transition. Phys Rev Lett 101: 045501
Bower AF, Ortiz M (1991) A 3-dimensional analysis of crack trapping and bridging by tough particle. J Mech Phys Solids 39: 815
Charles RJ (1959) Static fatigue of glass II. J Appl Phys 29: 1554–1560
Charles Y, Hild DVF, Roux S (2004) Material-independant crack arrest statistics. J Mech Phys Solids 52: 1651–1669
Chauve P, Doussal PL, Wiese KJ (2001) Renormalization of pinned elastic systems: how does it work beyond one loop?. Phys Rev Lett 86: 1785
Coronel L, Jernot JP, Osterstock F (1990) Microstructure and mechanical properties of sintered glass. J Mat Sci 25: 4866–4872
Daguier P, Nghiem B, Bouchaud E, Creuzet F (1997) Pinning and depinning of crack fronts in heterogeneous materials. Phys Rev Lett 78: 1062–1065
Doussal PL, Wiese KJ, Chauve P (2004) Functional renormalization group and the field theory of disordered elastic systems. Phys Rev E 68: 026112
Duemmer O, Krauth W (2007) Depinning exponents of the driven long-range elastic string. J Stat Mech 1: 01019
Durin G, Zapperi S (2006) The Barkhausen effect. In: Bertotti G, Mayergoyz I (eds) The science of hysteresis. Academic Press, Amsterdam, pp 181–267
Ertas D, Kardar M (1994) Critical dynamics of contact line depinning. Phys Rev E 49: R2532
Feder J (1988) Fractals. Plenum, New York
Feigelman MV, Geshkenbein VB, Larkin AI, Vinokur VM (1989) Theory of collective flux creep. Phys Rev Lett 63: 2303–2306
Freund LB (1990) Dynamic fracture mechanics. Cambridge University Press, Cambridge
Gao H, Rice JR (1989) A first-order perturbation analysis of crack trapping by arrays of obstacles. J Appl Mech 56: 828–836
Hing P, McMillan PW (1973) The strength and fracture properties of glass-ceramics. J Mat Sci 8: 1041–1048
Koivisto J, Rosti J, Alava MJ (2007) Creep of a fracture line in paper peeling. Phys Rev Lett 99: 145504
Kolton AB, Rosso A, Giamarchi T (2005) Creep motion of an elastic string in a random potential. Phys Rev Lett 94: 047002
Måløy KJ, Santucci S, Schmittbuhl J, Toussaint R (2006) Local waiting time fluctuations along a randomly pinned crack front. Phys Rev Lett 96: 045501
Movchan AB, Gao H, Willis JR (1998) On perturbations of plane cracks. Int J Solids Struct 35: 3419–3453
Nara Y, Kaneko K (2005) Study of subcritical crack growth in andesite using the double torsion test. Int J Rock Mech Min Sci 42: 521–530
Obreimoff JW (1930) The splitting strengh of mica. Proc Roy Soc Lond A 127: 290
Pindra N, Lazarus V, Leblond JB (2008) The deformation of the front of a 3D interface crack propagating quasistatically in a medium with random fracture properties. J Mech Phys Solids 56: 1269–1295
Ponson L (2007) Crack propagation in disordered materials: how to decipher fracture surfaces. Ann Phys 32: 1–128
Ponson L (2009) Depinning transition in the failure of inhomogeneous brittle materials. Phys Rev Lett 103: 055501
Ponson L, Bonamy D, Bouchaud E, Cordeiro G, Toledo R, Fairbairn E (2007) Path and dynamics of a crack propagating in a disordered material under mode I loading. In: Carpinteri A et al. (eds) Proceeding FRAMCOS-6, pp 63–67
Ramanathan S, Ertas D, Fisher DS (1997) Quasistatic crack propagation in heterogeneous media. Phys Rev Lett 79: 873–876
Rice JR (1985) First-order variation in elastic fields due to variation in location of a planar crack front. J Appl Mech 52: 571–579
Rosso A, Krauth W (2002) Roughness at the depinning threshold for a long-range elastic string. Phys Rev E 65: 025101(R)
Rosso A, Doussal PL, Wiese KJ (2007) Numerical calculation of the renormalization group fixed-point functions at the depinning transition. Phys Rev B 75: 220201
Roux S, Hild F (2008) Self-consistent scheme for toughness homogenization. Int J Frac 166: 154–159
Roux S, Vandembroucq D, Hild F (2003) Effective toughness of heterogeneous brittle materials. Eur J Mech A/Solids 22: 743–749
Santucci S, Grob M, Toussaint R, Schmittbuhl J, Hansen A, Måløy KJ (2009) The complex morphology of interfacial crack fronts. Private communication
Santucci S, Vanel L, Ciliberto S (2004) Subcritical statistics in rupture of fibrous materials: experiments and models. Phys Rev Lett 93: 095505
Schmittbuhl J, Roux S, Vilotte JP, Måløy KJ (1995) Interfacial crack pinning: effect of nonlocal interactions. Phys Rev Lett 74: 1787–1790
Tanguy A, Vettorel T (2004) From weak to strong pinning I: a finite size study. Eur Phys J B 38: 71–82
Vandembroucq D, Skoe R, Roux S (2004) Universal depinning force fluctuations of an elastic line: application to finite temperature behavior. Phys Rev E 70: 051101
Wiederhorn SM (1967) Influence of water vapor on crack propagation in soda-lime glass. J Am Ceram Soc 50: 407–414
Wiederhorn SM, Johnson H, Dinessand AM, Heuer AH (1974) Fracture of glass in vacuum. J Am Ceram Soc 57
Xu G, Bower A, Ortiz M (1998) The influence of crack trapping on the toughness of fiber reimforced composites. J Mech Phys Sol 46: 1815
