Exactly solvable model for a velocity jump observed in crack propagation in viscoelastic solids
对粘弹性聚合物材料赋予适当的弹性和高韧性的需求在诸如汽车和医疗设备的工业中是普遍存在的。韧化要克服的主要问题之一是与速度跳变有关的灾难性失效，即，裂纹扩展速度的急剧转变发生在所施加载荷的窄范围内。然而，它的物理起源仍然是一个谜，尽管以前的研究超过35年。在这里，我们提出了一个完全可解的模型，表现出的速度跳跃，结合线性粘弹性与连续描述的截止长度。与精确的解决方案，我们阐明的物理起源的速度跳跃：它出现在附近的扩展裂纹尖端的动态玻璃化转变。我们进一步量化的速度跳跃与缓慢和快速的裂纹扩展制度，这将刺激发展的强硬的聚合物材料。
2017-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonlinear lattice model of viscoelastic Mode III fracture
我们研究了一般非线性力定律在粘弹性晶格断裂模型中的作用，重点研究了稳态III型裂纹的存在性和稳定性。我们表明，在小驱动的滞后行为是非常敏感的平滑力法。在大驱动下，我们发现了一个Hopf分支的直裂纹的速度是周期性的时间。不稳定分叉模式的频率依赖于势的光滑性，但非常接近于精确的倍周期不稳定性。略高于不稳定性的开始，系统进入一个确切的倍周期状态，大概连接到上述分叉结构。我们显式求解了这个新状态并绘制出其速度驱动关系。
2000-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Steady-State Cracks in Viscoelastic Lattice Models
我们研究了在粘弹性动力学晶格上传播的III型裂纹的稳态运动。开尔文粘度$η$的引入允许晶格结果和连续处理之间的直接比较。利用数值和分析（维纳-霍普夫）技术，我们探讨了这种比较作为一个功能的驱动位移$Δ$和横向网站的数量$N$。在任何$N$中，连续介质理论都忽略了晶格俘获现象;这是众所周知的，但是$η$的引入了一些新的转折。更重要的是，对于大的$N$，即使在大的$Δ$，标准的二维弹性动力学方法完全错过了$η$依赖的速度选择，因为这种选择完全消失在领先的原始连续极限的晶格问题。
1998-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
Super-Arrhenius dynamics for sub-critical crack growth in disordered brittle media
考虑热噪声引起的应力波动，研究了无序介质中热激活不可逆裂纹扩展问题。通过引入断裂阈值分布，描述了材料无序对二维脆性弹性材料中单裂纹亚临界扩展的影响。我们推导出与直接数值计算一致的裂纹扩展速度和材料寿命的分析预测。无序抑制了裂纹扩展过程：无序使裂纹扩展速度降低，寿命增加。更准确地说，寿命被证明遵循超阿耳修斯定律，有效温度为θ-θ_d，其中θ与结晶温度有关，θ_d与无序方差有关。
2005-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Path differences between quasistatic and fatigue cracks in anisotropic media
该研究针对各向异性介质中裂纹扩展路径问题，通过实验与计算发现循环载荷下疲劳裂纹路径主要由载荷对称性决定，微结构影响可忽略，与受断裂能各向异性主导的准静态裂纹路径存在显著差异。
2024-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Crack (Non)Propagation in Amorphous Media
通过对具有成对中心力相互作用的二元合金的分子动力学模拟，研究了非晶材料中I型裂纹的扩展。我们发现，当系统受到恒定的位移后，引入种子裂纹，裂纹不扩展。这被发现是真实的修改后的Lennard-Jones势的福尔克和我们自己设计的较短范围的潜力。用这些电位制备的晶体样品表现出正常的脆性断裂，并伴有裂纹。只有在承受不断增加的应变时，玻璃上的裂缝才会变长。即使在这里，一旦应变停止增加，裂纹尖端也停止移动。我们检查了我们的模型材料的应力-应变曲线，发现它们没有表现出韧性材料的饱和应力平台特性。我们在这个系统中的裂纹扩展的失败归因于许多亚稳定配置的可用性裂纹尖端，用于吸收的能量，否则将驱动裂纹。我们的结论是，这类模型是不足以描述脆性玻璃中的裂纹扩展。
2004-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Theory of attenuation and finite propagation speed in viscoelastic media
研究表明，具有正弛豫谱的线性粘弹性介质中的色散和衰减函数可以用正测度表示。这两个函数在非常高的频率下都有次线性增长率。在幂律衰减的情况下，正弛豫谱保证了有限的传播速度。对于更一般的衰减函数，有限传播速度的要求对衰减的高频行为施加了更严格的条件。结果表明，超线性幂律衰减频率依赖性与有限传播速度和正弛豫谱假设是不相容的。
2010-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Phase-Field Modeling of Crack Branching and Deflection in Heterogeneous Media
这一贡献提出了一个扩散的框架，在非均匀介质中的裂缝建模。界面由静态相场描述。该概念允许使用非一致网格。另一个相场被用来描述裂纹演化的正则化的方式。接口建模实现了两种组合的方法。首先，从文献中的方法扩展的界面被纳入局部降低的断裂韧性。其次，通过使用双曲正切函数来近似两个相邻子域之间的突变，从而相应地改变弹性材料参数，从而使整个界面的弹性特性的变化成为可能。该方法通过裂纹图案和定量相对于临界能量释放率与基本的分析结果从线性弹性断裂力学，其中裂纹冲击任意取向的接口和分支，得到偏转或经验没有界面的影响进行了定性验证。该模型是特别相关的相场分析中的异质性，可能是复杂形状的固体，在组成材料中的内聚失效以及界面处的粘合失效及其量化发挥作用。
2020-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Mode I fracture of a biopolymer gel: rate-dependent dissipation and large deformations disentangled
我们设计了一个新的实验装置，能够在小尺度下研究软材料的断裂。在高裂纹速度，能量主要是通过粘弹性过程耗散，我们观察到一个越来越大的高应变域在裂纹尖端附近。利用我们的能力，以确定线弹性断裂的地方，我们得到一个简单的预测的能量释放率与裂纹速度的演变。
2015-01-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Quasi-static crack propagation in heterogeneous media
在准静态近似下，研究了单裂纹在非均匀介质中的运动动力学。裂纹前缘的运动方程的制定和由此产生的缩放行为进行了分析。在一个模型标量系统和模式III（撕裂）裂纹，裂纹表面被发现是自仿射的粗糙度指数为$ζ=1/2$。但在通常的I型（拉伸）裂纹的实验情况下，局部模式偏好导致裂纹表面只是几何粗糙，与实验中看到的完全不同。残余应力的影响被认为是和发现，潜在的，导致裂纹表面粗糙度增加。但似乎需要弹性波传播效应来解释实验观察到的非常粗糙的裂纹表面。
1996-11-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Energy dissipation in viscoelastic Bessel media
我们研究了粘弹性贝塞尔模型的特定衰减因子。我们发现，这一类的品质因数可以表示在开尔文函数，其渐近行为证实了分析结果发现，在以前的研究中，这些模型的流变特性。
2022-12-19 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Detachment of a rigid flat punch from a viscoelastic material
研究刚性平冲头从粘弹性基底脱离的简单行为，发现脱模力几乎不依赖加载过程细节，在最高卸载速度时达峰值且耗散可忽略，与基于耗散的de Gennes理论相矛盾。
2023-04-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Viscoelastic bubbly media and ultrasonic shear-mode effects
在这里，我们表明，在超声波场的剪切模式转换成一个有效的压缩波的现象有显着的效果，气泡在中等粘度的液体或弱凝胶。我们提出了有效波数中的附加项，并发现了不同气泡半径下声速的变化。在高浓度的气泡，包括剪切模式的多重散射模型的影响，可以帮助确定气泡的尺寸，额外的共振签名出现。
2022-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-stresses and Crack Formation by Particle Swelling in Cohesive Granular Media
我们提出了一个分子动力学研究的力模式，拉伸强度和裂纹形成的粘性颗粒模型中的颗粒进行膨胀或收缩梯度。不均匀的颗粒尺寸变化产生自平衡力，一旦最强的拉伸接触开始失效，就会导致裂纹萌生。我们发现，粗粒度的应力是正确的弹性模型，将颗粒尺寸的变化作为度量演化预测。由于颗粒介质中的力传递不均匀，其抗拉强度远低于理论强度。裂纹在收缩时从边缘向内扩展，在膨胀时从中心向外扩展。
2004-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.class-ph
On the Self-Affine Roughness of a Crack Front in Heterogeneous Media
对描述自仿射粗糙裂纹前缘演化的长程弹性模型进行了线性和非线性分析。它示出的非线性项，而重要的是在改变前的动态，不改变标度指数表征的粗糙度的前。因此，模型预测的标度指数比实验观察到的小得多。不可避免的结论是，实验结果和用来描述它们的模型之间的差距太大了，必须为另一个模型调用一些新的物理学。
2007-04-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Planar 2-D Cracks And Inclusions In Elastic Media
断裂的电学模拟，如熔丝网络模型，得到了广泛的研究。然而，电问题和弹性问题之间的“类比”很少明确建立。此外，熔丝网络是连续断裂问题的离散近似。它很少，如果有的话，表明离散近似确实接近其连续极限。我们直接建立这两种对应关系。
2016-01-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effective wave numbers for thermo-viscoelastic media containing random configurations of spherical scatterers
推导了流体或弹性介质中相干波的色散关系，该介质支持粘性和热效应，并含有随机分布的球形散射体。所得到的公式是Lloyd和Berry的[Proc. Phys. Soc. Lond. 91，678-688，1067]，后者限于流体主介质，并且它是由Conoir和Norris [波动47，183-197，2010]针对弹性主介质中的圆柱形散射体导出的三维对应物。
2011-10-06 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Laws of crack motion and phase-field models of fracture
最近提出的相场模型提供了自洽的描述脆性断裂。在这里，我们分析这些理论在准静态政权的裂纹扩展。我们将展示如何推导出裂纹运动的法律，无论是通过使用可解性条件在微扰处理稍微偏离格里菲斯阈值，或通过推广的Eshelby张量相场模型。分析提供了一个简单的物理解释的经典Eshelby积分的第二个组成部分的极限消失裂纹扩展速度：它给出了裂纹尖端的弹性扭矩，需要平衡的Herring扭矩所产生的各向异性界面能。这种力平衡条件在此限制下减少到各向同性介质中的局部对称性原理和各向异性介质中的光滑曲线裂纹的最大能量释放率原理。它也可以在物理上解释在这个限制的基础上，在传统的框架内的连续断裂力学的能量考虑，在支持其普遍有效性的范围以外的相场模型的真实系统。数值模拟验证了各向异性介质中裂纹路径的解析预测。模拟还表明，这些预测举行，即使相场动力学修改，使故障过程不可逆的。此外，讨论了耗散力在过程区尺度上的作用以及将结果推广到纯反平面剪切下的平面裂纹运动。
2008-06-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Fatigue in disordered media
我们得到的巴黎法律的疲劳裂纹扩展在无序的固体使用熔丝网络模型，在每个电阻器中的累积损伤随时间的增加作为局部电流振幅的幂律。当电阻器达到其疲劳阈值时，它会不可逆地燃烧。随着时间的推移，这会促使裂缝生长，直到系统断裂成两部分。我们研究了无序影响下裂纹扩展速率的宏观指数--进入唯象Paris定律--与微观损伤累积指数$γ$之间的关系。通过$γ$，还研究了扩展裂纹的跳跃方式，$Δa$和连续断裂之间的等待时间$Δt$取决于材料的类型。我们发现，这些量的平均值，$<Δa>$和$<Δt>/<t_r>$，规模作为幂律的裂纹长度$a$，$<Δa> \propto a^α$和$<Δt>/<t_r> \propto a^{-β}$，其中$<t_r>$是平均断裂时间。引人注目的是，我们的研究结果表明，对于小的值的$γ$，在巴黎定律的指数相比，均匀的情况下，减少，导致在断裂材料的寿命增加。对于$γ=0$的特殊情况，当疲劳完全由无序支配时，分析处理证实了通过模拟获得的结果。
2012-07-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Diffusion-based Generative Machine Learning Model for Predicting Crack Propagation in Aluminum Nitride at the Atomic Scale
Purdue University（普渡大学）
本文提出一种基于扩散的生成机器学习模型，用于预测氮化铝中原子尺度的裂纹扩展，通过仅使用初始微观结构嵌入进行条件预测，实现了快速且准确的动态断裂过程模拟，包括应力驱动的裂纹萌生、裂纹分叉和原子尺度的桥接连接。
2026-03-13 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
