Nadzvuková zlomenina - Supersonic fracture

Nadzvukové zlomeniny jsou zlomeniny kde je rychlost šíření lomu vyšší než rychlost zvuku v materiálu. Tento jev poprvé objevili vědci z Institutu Maxe Plancka pro výzkum kovů ve Stuttgartu (Markus J. Buehler a Huajian Gao ) a IBM Almaden Research Center v San Jose v Kalifornii (Farid F. Abraham ).[1]

Problematika intersonický a nadzvuková zlomenina se stala hranicí dynamiky lomová mechanika. Práce Burridge zahájila průzkum mezsononického růstu trhlin (když je rychlost špičky trhliny V mezi smykem ve vlnové rychlosti C ^ 8 a rychlostí podélné vlny C ^ 1.[2]

Supersonická zlomenina byla fenomén zcela nevysvětlený klasickými teoriemi zlomeniny. Molekulární dynamika simulace skupiny kolem Abrahama a Gaa ukázaly existenci trhlin mezizvukového módu I a nadzvukového módu II. To motivovalo k analýze mechaniky kontinua prasklin nadzvukového módu III Yangem. Nedávný pokrok v teoretickém chápání hyperelasticity u dynamického lomu ukázal, že šíření nadzvukové trhliny lze pochopit pouze zavedením nové délkové stupnice zvané χ; který řídí proces přenosu energie v blízkosti špičky trhliny. V dynamice trhlin zcela dominují vlastnosti materiálu uvnitř zóny obklopující hrot trhliny s charakteristickou velikostí rovnou χ. Když je materiál uvnitř této charakteristické zóny ztuhl kvůli hyperelastickým vlastnostem, praskliny se šíří rychleji než rychlost podélné vlny. Výzkumná skupina Gao použila tento koncept k simulaci Brobergova problému šíření trhlin uvnitř tuhého pásu vloženého do měkké elastické matrice. Tyto simulace potvrdily existenci energetické charakteristiky délky. Tato studie měla také důsledky pro dynamické šíření trhlin ve složených materiálech. Pokud je charakteristická velikost kompozitní mikrostruktury větší než délka energetické charakteristiky, χ; modely, které homogenizují materiály na efektivní kontinuum, by byly ve významné chybě. Vyvstává výzva navrhování experimentů a interpretačních simulací k ověření délky energetické charakteristiky. Potvrzení konceptu je třeba hledat ve srovnání experimentů na nadzvukových trhlinách a předpovědích simulací a analýz. Zatímco mnoho vzrušení se správně soustředí na relativně novou aktivitu související s mezsononovým praskáním, do moderní práce zbývá začlenit starou, ale zajímavou možnost: pro rozhraní mezi elasticky odlišnými materiály bylo šíření trhlin, které je podzvukové, ale překračuje rychlost Rayleighovy vlny, předpovězeny alespoň pro některé kombinace elastických vlastností obou materiálů.

Viz také

Reference

  1. ^ Nadzvuková zlomenina. MIT.edu. Zpřístupněno 19. května 2012.
  2. ^ Křehký lomový mechanismus. Eurekalert.org. Zpřístupněno 19. května 2012.