Scaling of Crack Surfaces and Implications on Fracture Mechanics
描述裂纹表面粗糙度发展的标度律被纳入Griffith准则。我们表明，在家庭Vicsek标度的情况下，能量平衡导致一个纯粹的弹性脆性行为。相反，它似乎是一个异常的缩放反映了R-曲线的行为与尺寸效应的临界电阻裂纹扩展与非均质脆性材料表现出微裂纹损伤的断裂过程中的协议。
2000-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Tensile deformation and fracture mechanisms of Cu/Nb nanolaminates studied by in situ TEM mechanical tests
利用TEM原位力学测试分析了累积叠轧复合法制备的Cu/Nb纳米叠层的变形和破坏机理。狗骨小规模拉伸试样的制备使用基于纤维束的技术与层平行和垂直于加载轴。在原位TEM力学测试期间记录载荷、变形和TEM显微照片。平行于层间方向变形的试样表现出很高的应变硬化和塑性，而垂直于层间方向变形的试样则表现出更高的脆性。根据试验过程中观察到的变形和断裂机制，这些结果是合理的。
2018-10-21 cond-mat.mtrl-sci
On Nonlocal Cohesive Continuum Mechanics and Cohesive Peridynamic Modeling (CPDM) of Inelastic Fracture
在这项工作中，我们开发了一个基于键的凝聚周向力学模型（CPDM），并将其应用于模拟非弹性断裂使用细观尺度徐Needleman凝聚势。通过这样做，我们已经成功地开发了一个键为基础的粘性连续介质力学模型与内在的应力/应变措施，以及一致的和内置的宏观尺度的本构关系。本文的主要创新之处在于：（1）证明了所提出的非局部粘聚力连续介质力学模型的粘聚力与非局部周向应力是完全相同的：（2）首次将不可逆的内建粘聚力-应变关系应用到基于粘结的粘聚力周向力学中，模拟非弹性材料的行为，而不需要规定唯象的塑性应力-应变关系;（3）粘聚力具有轴向和切向分量，它们贡献了具有可变泊松比的非线性本构关系;（4）基于粘结的粘聚本构模型与粘聚断裂准则一致;（5）我们已经表明，所提出的方法能够模拟非弹性断裂并模拟非局部粘聚连续体中小规模屈服的韧性断裂。数值算例与有限元连续介质模型进行了比较，结果表明该方法是一种简单、有效的非局部粘性介质非弹性断裂模拟方法。
2022-01-19 cond-mat.mtrl-sci
The Breakdown of Linear Elastic Fracture Mechanics near the Tip of a Rapid Crack
我们提出了高分辨率测量的位移和应变场附近的动态（模式I）裂纹尖端。实验进行聚丙烯酰胺凝胶，脆性弹性体的断裂动力学镜那些典型的脆性无定形材料。在很宽的传播速度（$0.2-0.8c_s$）范围内，我们比较线弹性断裂力学（LEFM）测得的近端场。我们发现，足够接近的尖端，测得的应力强度因子似乎是非唯一的，裂纹尖端显着偏离其预测的抛物线形式，和尖端前的应变更奇异的比LEFM预测的$r^{-1/2}$发散。这些结果显示了当接近裂纹尖端时，LEFM如何分解。
2008-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Estimating Terminal Velocity of Rough Cracks in the Framework of Discrete Fractal Fracture Mechanics
本文首先给出了动态扩展自仿射分形裂纹应力奇异性的阶数。然后，我们表明，总是有一个上限粗糙度，即一个传播分形裂纹达到终端粗糙度。然后，我们研究达到终极速度的现象。假设分形裂纹的扩展是离散的，我们预测其终极速度使用渐近能量平衡参数。特别是，我们表明，极限裂纹速度是一个材料相关的分数相应的瑞利波速度。
2010-04-26 cond-mat.mtrl-sci
The 1/r singularity in weakly nonlinear fracture mechanics
裂纹扩展引起的材料失效本质上涉及裂纹尖端附近的大位移梯度的集中，即使在没有不可逆变形和能量耗散发生的尺度上也是如此。这种物理情况提供了一个系统的梯度扩展的一般非线性弹性本构关系，超越了一阶位移梯度扩展，这是线弹性断裂力学（LEFM）的基础的动机。弱非线性断裂力学理论是最近发展起来的，它考虑了位移梯度直到二阶。该理论预测，在一个动态的长度尺度$\ell$从裂纹的尖端，显着的$\log{r}$位移和$1/r$位移梯度的贡献出现的尺度。而在LEFM的$1/r$奇异性产生的不平衡力，必须被丢弃，我们表明，这种奇异性不仅存在，但{ \em必要}的弱非线性理论。该理论不产生虚假的力量，是一致的，与近端非线性区域的自主性的概念。弱非线性理论中的J积分也被证明是路径无关的，取与线弹性J积分相同的值。因此，弱非线性理论保留了断裂力学的关键原则，同时提供了良好的定量协议与单扩展裂纹尖端附近的测量。由于$\ell$与裂纹尖端不稳定性中出现的长度尺度是一致的，我们建议该理论可以作为解决断裂动力学中的开放问题的一个有希望的起点。
2009-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Node-to-segment and node-to-surface interface finite elements for fracture mechanics
用于离散粘性裂纹的现有界面单元的拓扑结构是这样的，它们可以用于计算两个相对段（在2D中）或属于相对裂纹面的两个相对刻面（在3D中）的相对位移（位移不连续性），并执行粘性牵引分离关系。在目前的工作中，我们提出了一种新型的界面单元断裂力学共享一些类似的节点到段（在2D）和节点到表面（在3D）的接触元素。利用裂纹面有限元离散化节点相对于其在对立面投影点的位移间隙，确定了隐式求解格式的粘聚力、残余矢量及其一致线性化。与经典的界面有限元的优点是：（i）非匹配的有限元离散的相对裂纹面是可能的;（ii）容易建模的粘性裂纹与非传播的裂纹尖端;（iii）内部的旋转平衡的界面元素是保证。详细的例子显示所提出的方法在非线性断裂力学问题的实用性。
2016-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Cyclic Strength and Nonlinear Material Fracture Mechanics (by the example of steels)
结果表明，材料疲劳断裂图可以看作是$σ$和$\sqrt l$坐标的乘积等于$K_{1c}/2$，$σ$和$l$的乘积等于$G_{1c}/2$的点的轨迹，其中$K_{1c}$和$G_{1c}$是非线性断裂力学的力能判据。已确定在一个交替应力$\nabla_{1cs}$循环内破坏的原子间键的平均数与$σ$成正比，$σ$是$σ^a$峰值的两倍。发现低周疲劳的特征在于$σ>σ_{0.2}$和$σ_{1cs}> 1$，高周疲劳的特征在于$σ= σ_{0.2}$和$\nabla_{1cs} = 1$，以及千兆周疲劳的特征在于$σ< σ_{0.2}$和$\nabla_{1cs} < 1$。单个原子间的键不能被部分地破坏，而是作为一个整体被破坏。后者意味着在千兆周疲劳中，单个原子间键在几个周期内而不是在单个周期内被破坏。提出并提及因子$F$（可溶解性）和$R$（可溶解性）作为基本材料物理常数。引入的概念$\nabla_{1cs}$和已建立的$\nabla_{1cs}$关系的线性性质允许：a）阐明低、高和千兆周断裂区中疲劳裂纹扩展的物理性质; b）确定疲劳断裂图中断的性质; c）使用在具有选定$σ\ge σ_{0.2}$值的单样本循环强度试验中获得的结果绘制疲劳断裂图。对于千兆周疲劳，确定$σ< σ_{0.2}$的这种依赖性很重要（考虑到类似的目的）。建议使用$G_{1c}$准则来寻找$l_{cr}…
2014-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Non-local plasticity effects on notch fracture mechanics
我们研究了梯度增强位错硬化对缺口诱导失效机制的影响。几何必要位错（GNDs）在增强开裂的作用进行了评估，通过基于机制的应变梯度塑性理论。通过有限元方法研究了缺口状缺陷产生的静止裂纹和扩展裂纹。一个结合单调和循环损伤的贡献的内聚区配方是用来解决这两种加载条件。计算进行了非常广泛的长度尺度参数和众多的几何形状得到解决，涵盖了主要类型的缺口。结果表明，在所有考虑的情况下，塑性应变梯度的强烈影响。确定了缺口角度、半径和长度尺度参数的过渡组合，建立了GNDs相关性的制度，为梯度塑性模型在缺口构件损伤评估中的合理应用奠定了基础。
2017-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Weakly Nonlinear Theory of Dynamic Fracture
裂纹动力学的常用方法，线弹性断裂力学（LEFM），假设无限小的应变，并预测在裂纹尖端的$r^{-1/2}$应变发散。我们扩展了这个框架，推导出一个弱非线性断裂力学理论，结合领先的非线性弹性修正，必须发生在高应变。这产生的应变贡献“更发散”比$r^{-1/2}$在一个有限的距离，从尖端和对数修正抛物线裂纹尖端张开位移。此外，一个动态的长度尺度，与非线性弹性区，自然出现。该理论提供了很好的协议，最近的近端测量，不能在LEFM框架中描述。
2008-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Does the continuum theory of dynamic fracture work?
我们研究的有效性的线弹性断裂力学方法的动态断裂。我们首先测试的预测在晶格模拟，使用Eshelby的公式随时间变化的应力强度因子。然后用同样的方法分析了Sharon和Fineberg的实验。这里的数据与理论预期不一致。
2002-06-17 cond-mat.mtrl-sci
On the influence of Al-concentration on the fracture toughness of NiAl: microcantilever fracture tests and atomistic simulations
NiAl的化学计量比B2 $β$相的机械性能已经很好地建立，然而，在40- 50%Al的整个成分范围内，非化学计量比成分对断裂韧性的影响尚未得到系统的研究。在这里，我们使用微弯曲试验对从NiAl单晶中FIB铣削而成的带有铝以及氧化的缺口悬臂梁进行了研究。诱导成分梯度，以确定Al浓度对机械性能的影响。断裂韧性是最大的化学计量组成。在富Ni成分范围内，随着Ni含量的增加，断裂过程伴随着塑性形变，断裂强度降低。相比之下，在富铝NiAl中没有观察到塑性，其显示出几乎与浓度无关的低断裂韧性。然而，根据Griffith的理论断裂韧性在富Ni和富Al的组合物范围中仅显示出非常弱的组合物依赖性。此外，断裂韧性的差异不能仅仅根据富Ni晶体中的Ni反位晶和富Al晶体中的结构空位的不同硬化贡献来解释。原子断裂模拟表明，裂纹在NiAl中的扩展发生在裂纹前沿的扭结的形核和迁移。因此，富铝NiAl的低断裂韧性可以理解为结构空位作为位错运动的强大障碍和作为裂纹前沿扭结的来源的双重作用。
2019-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Elastic nonlinearities in a one-dimensional model of fracture
快速脆性裂纹的动力学通常是在忽略非线性的线弹性断裂力学框架下研究的。然而，最近的实验和理论工作明确地证明了弹性非线性在断裂动力学中的重要性。我们研究了两个简单的一维模型的断裂，以获得洞察力的弹性非线性的作用和其排除在常见的线弹性近似的影响。在一个模型中，我们考虑了非线性弹性膜从基底上的脱粘。在第二个模型中，我们遵循线性弹性断裂力学的哲学，并研究非线性模型的线性化版本。通过分析两种模型的稳态解、速度-载荷关系和对扰动的响应，我们表明，在有限裂纹尖端速度下，线性近似失效。我们强调的线性理论的故障的某些功能，并讨论我们的结果可能产生的影响，以高维系统。
2008-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical properties of the magnetocaloric intermetallic LaFe11.2Si1.8 alloy at different length scales
在这项工作中的磁热金属间化合物LaFe 11.2Si 1.8合金的整体和局部的机械性能进行了研究，通过不同的测试和表征技术相结合，以阐明在最近的文献中的部分矛盾的数据。进行宏观压缩试验以阐明整体断裂行为并对其进行统计学评估。LaFe11.2Si1.8表现出脆性行为，断裂应变低于0.6%，并且断裂应力广泛分布在180-620 MPa之间，导致威布尔模量m = 2至6。局部的机械性能，如硬度和杨氏模量，主相和第二相的纳米压痕和维氏显微硬度测试检查。估计至少2GPa的主磁热相的本征强度。通过压缩试验获得的显著较低的值归因于孔隙、微裂纹和第二相的不利影响。压痕引起的裂纹的显微镜检查表明，韧性α-Fe沉淀物作为裂纹的crystorator，而预先存在的裂纹在富La沉淀物提供了许多“薄弱环节”的灾难性断裂的开始。通过揭示宏观多相样品的力学行为与单相的局部力学性能之间的相关性，扩展了对La（Fe，Si）13合金力学可靠性的理解。
2019-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Elastic and Fracture Properties of Single Walled Pentagraphene Nanotubes
碳同素异形体的膜仅由密集堆积的五边形环组成，称为五角环，表现出负泊松比（拉胀行为）和$3.2$ eV的带隙。在这项工作中，我们研究了通过卷起五角大楼膜形成的纳米管的结构稳定性，机械和断裂性能，所谓的五角大楼纳米管（PGNT）。结合第一性原理计算和反应分子动力学模拟，研究了锯齿形、$α$ -扶手椅形和$β$ -扶手椅形三种不同构型的单壁PGNT.我们的结果显示了$680-800 GPa$的杨氏模量值、$18-21\%$的临界应变和$85-110 GPa$的极限拉伸应力。我们还观察到了拉胀行为。在室温拉伸过程中，我们观察到$β$ -扶手椅型到$α$ -扶手椅型PGNT之间的转变接近临界应变。关于断裂模式，我们观察到，机械失效开始于大多与拉伸方向对齐的粘合处，并且在管径向塌陷之后。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Linear elastic fracture mechanics predicts the propagation distance of frictional slip
当摩擦界面受到局部剪切载荷时，经常（实验）观察到局部滑移事件在应力集中处开始，并在到达边缘之前通过自然停止在部分界面上传播。我们开发了一个基于线弹性断裂力学的理论模型来描述这种非线性滑动的传播。该模型的预测的前体长度作为外部负载的函数是在良好的定量协议与实验室实验以及与动态模拟，从而提供证据来识别摩擦滑动断裂现象。我们表明，预测的前体长度取决于，在给定的不确定性范围内，主要是对动摩擦系数，只有微弱的其他接口和材料参数。通过简化的断裂力学模型，我们还揭示了所观察到的非线性增长的前体长度作为所施加的力的函数的来源。前体的离散性以及由受挫泊松膨胀引起的剪切力被发现是主导因素。最后，我们将我们的模型应用到一个不同的，对称的设置，并提供了一个预测的摩擦滑动的传播距离为未来的实验。
2014-08-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Engineered Defects to Modulate Fracture Strength of Single Layer MoS2: An Atomistic Study
我们使用经典的分子动力学（MD）模拟研究预裂纹，纳米多孔单层二硫化钼（SLMoS2）的力学性能和裂纹和孔之间的相互作用的影响。我们发现，预裂纹和纳米多孔SLMoS2的失效是以脆性断裂为主。扶手椅方向的粘结比锯齿方向的粘结具有更强的抗裂纹扩展能力。我们将Griffith预测的脆性失效与MD断裂强度和韧性进行了比较，发现在纳米裂纹和孔隙的情况下，Griffith准则对SLMoS2的适用性受到限制。接下来，我们证明了预开裂SLMoS2的机械性能可以通过对称放置的孔和辅助裂纹周围的中心裂纹和位置，可以优化这种安排的强度的最大增强。这样的研究将有助于基于应变工程的SLMoS2和其他类似的过渡金属二硫属化物的先进设计。
2020-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Fracture Properties of Green Nano Fibrous Network with Random and Aligned Fibre Distribution: A Hierarchical Molecular Dynamics and Peridynamics Approach
本研究采用分层分子动力学与peridynamics方法，研究PLA纳米纤维网络在对齐和随机取向下的断裂性能，揭示其机械行为与裂纹传播机制，为开发高性能环保材料提供理论支持。
2026-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Variable-Order Fracture Mechanics and its Application to Dynamic Fracture
本研究提出了制定，数值解，和验证的理论框架的基础上的概念，变阶力学和能够模拟动态断裂脆性和准脆性固体。更具体地说，通过变量和分数阶算子的弹性动力学问题的重新表述，使一个独特的和非常强大的方法来模拟动态载荷下的固体中的裂纹的成核和传播。由此产生的动态断裂配方是完全进化的，因此，使复杂的裂纹图案的分析，而不需要任何事先假设的损伤位置和增长路径，以及使用任何算法来跟踪不断变化的裂纹表面。的演化性质的变阶形式主义也防止需要额外的偏微分方程来预测的损伤场，因此建议显着减少计算成本。值得注意的是，可变阶公式自然能够捕获动态裂纹扩展的非常详细的特征，如裂纹表面粗糙化，单个和多个分支。通过比较文献中典型基准问题的直接数值模拟结果与实验数据，验证了所提出的变阶公式的准确性和鲁棒性。
2020-08-16 cond-mat.mtrl-sci cs.CE cs.NA
On mixed-mode fracture mechanics models for contact area reduction under shear load in soft materials
在存在宏观粘着力的情况下，如在软物体中，摩擦的基本问题正引起许多实验学家的兴趣。自从Savkoor和Briggs的第一个断裂力学“纯脆性”模型以来，已经提出了用现象学拟合系数解释混合模式韧性的模型，该模型引入了比“纯脆性”模型预期的更弱的模式之间的耦合。我们在这里比较两个这样的先前提出的模型，并介绍了第三个，以表明过渡到滑动是非常敏感的混合模式模型的形式。特别是，对于中等切向载荷，在接触面积随载荷的二次衰减后，可能存在一个拐点和一个渐近极限，或跳跃到赫兹接触面积。我们还发现，在载荷或位移控制下，失稳点是不同的。混合模式函数和参数应该是接口属性的想法可能是错误的。
2018-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multiscale mechanics of thermal gradient coupled graphene fracture: A molecular dynamics study
本研究通过非平衡分子动力学模拟，探究热梯度下石墨烯断裂的力学行为，发现断裂应力与裂纹长度非线性相关，并验证了MLIP势的适用性，为石墨烯非平衡断裂研究提供新视角。
2023-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A Griffith-Euler-Bernoulli theory for thin brittle beams derived from nonlinear models in variational fracture mechanics
本文研究了一个受弹性变形和裂纹影响的平面脆性薄梁，该梁用非线性Griffith能量泛函描述，能量泛函作用于梁的$SBV$变形。特别是，我们考虑的情况下，由于有限弯曲的梁的弹性体的贡献是可比的表面能，这是必要的完全打破梁成几个大件。在展弦比为零的极限下，严格推导出一个有效的Griffith-Euler-Bernoulli泛函，该泛函作用在代表梁中线的分段$W^{2,2}$正则曲线上。该泛函的弹性部分是经典的Euler-Bernoulli泛函的薄梁在弯曲占主导地位的制度方面的曲线的曲率。此外，还出现了与曲线的不连续点数目及其一阶导数成正比的断裂项。
2016-02-24 cond-mat.mtrl-sci math.AP
DyFraNet: Forecasting and Backcasting Dynamic Fracture Mechanics in Space and Time Using a 2D-to-3D Deep Neural Network
材料失效的动力学是一系列科学和工程领域中最关键的现象之一，从医疗保健到结构材料再到运输。在本文中，我们提出了一种专门设计的深度神经网络DyFraNet，它可以通过识别断裂传播的完整历史来预测动态断裂行为-从开裂开始，随着裂纹在材料中的生长，建模为一系列随时间推移而演变的框架，并且相互依赖。此外，该模型不仅可以预测未来的破裂过程，而且还可以通过反演来阐明过去的破裂历史。在这种情况下，一旦提供了断裂事件的结果，模型将阐明导致这种状态的过去事件，并将预测故障过程的未来演变。通过将预测结果与原子级模拟和理论进行比较，我们表明DyFraNet可以通过准确预测裂纹如何随时间发展来捕获动态断裂力学，包括裂纹速度等措施，以及裂纹何时变得不稳定。我们使用GradCAM来解释DyFrNet如何感知几何条件和断裂动力学之间的关系，我们发现DyFrNet特别关注裂纹尖端周围的区域，这些区域在断裂扩展的早期阶段具有关键影响。在后期阶段，模型更加关注材料中现有或新形成的损伤分布。所提出的方法提供了显着的潜力，以加速探索的材料设计的动态断裂失效，并可以有益地适用于各种动态工程问题。
2022-11-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analysis of Fracture and Fatigue using Lagrangian Mechanics
许多人都知道理论的弹性断裂起源于机管局格里菲斯，虽然格里菲斯使用的定理最低势能大多数人似乎不知道更广泛的影响，这一定理。如果它是在它的经典力学根内设置的，很明显它是拉格朗日量的限制形式。在断裂的高级文本中，裂纹被视为动态实体，应力波的作用被清楚地阐明。然而，在大多数关于断裂和疲劳的非高级文本中，应力波的作用要么不包括，要么不强调，往往导致对断裂基本原理的误解。本文将Griffiths方法扩展到稳态作用的概念中，并引入一个准静态应力波卸载模型，将能量释放机制与应力场联系起来。这导致了一个动态应力强度因子的定义，然后将该模型应用于完全弹性和弹塑性材料的疲劳，包括裂纹尖端塑性。对Griffiths裂纹和动态情况的结果进行了回溯，以确定所用方法的有效性。扩展到疲劳给出了重要的新结果，这表明对于弹塑性材料，循环中最大应力作为屈服应力的一部分的影响，称为屈服应力比，尚未被认识到。新形式的疲劳裂纹扩展关系的推导回答了许多长期存在的问题，巴黎定律。
2017-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Fracture of disordered solids in compression as a critical phenomenon: I. Statistical mechanics formalism
这是将断裂局部化视为一种临界现象的三篇系列文章中的第一篇。这第一篇文章建立了一个统计力学的基础上合奏平均时，波动通过时间发挥没有作用，在定义合奏。系综是通过将一个巨大的岩石样品分成许多介观体积来获得的。由于岩石是内聚接触中颗粒的无序集合，因此我们预计，一旦施加剪切应变并且裂纹开始到达系统中，介观体积将具有不同裂纹状态的广泛分布。这些介观体积是我们的合奏团的成员。我们确定的概率观察到一个介观体积是在一个给定的裂纹状态，通过最大化香农的措施的紧急裂纹无序的约束来自脆性断裂的能量平衡。得到了该类裂解体系的热力学热力学定律、配分函数和温度的定量化。
2002-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
On the application of fracture mechanics mixed-mode models of sliding with friction and adhesion
正如Menga，Carbone和Dini（MCD）最近在一篇有趣和刺激性的论文中提出的那样，将断裂力学能量概念应用于滑动粘附接触的情况下，在界面处施加剪应力也是恒定的，并且等于材料常数（如在实验中所示），导致接触面积的增加，而这从未观察到。我们补充说，严格的MCD理论也预测的尺寸效应，因此在滑动过程中也没有观察到在实验中的JKR曲线的失真。最后，一个简单的例子与纯模式I接触的情况下，导致在MCD理论的一个无界的接触面积，这是很难解释的，而不是一个可能更正确的限制的毛吉斯-达格代尔解决方案的粘性球时，泰伯参数为零，即DMT的解决方案。因此，我们讨论的MCD理论的影响，虽然他们可能是相当学术：最近的半经验模型，与适当的选择的经验参数，似乎更有前途和强大的实际实验建模。
2019-07-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
In-situ force microscopy to investigate fracture in stretchable electronics: insights on local surface mechanics and conductivity
可拉伸导体对于新兴技术至关重要，例如可穿戴电子产品，低侵入性生物电子植入物或机器人软致动器。他们的发展的一个关键问题是关于应力-应变循环过程中的缺陷形成和断裂的导电通路的理解。在这里，我们提出了一种新的原子力显微镜（AFM）的方法，提供多通道图像的表面形态，电导率和弹性模量在样品变形。为了开发的方法，我们详细研究了原子力显微镜针尖和拉伸，独立的薄膜样品之间的机械相互作用。我们的研究结果揭示了避免与样本弯曲模式或共振激发相关的伪影的条件。作为一个例子，我们分析了应变效应的薄金膜沉积在软硅衬底上。我们的技术允许观察拉伸应变过程中微裂纹开口的细节及其对局部电流传输和表面力学的影响。我们发现，虽然膜断裂成单独的片段，在较高的应变电流传输是持续的隧穿机制。局部缺陷的形成及其与局部电导率的相关性的微观观察将提供新的见解，以设计更坚固和抗疲劳的可拉伸导体。
2022-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Dissolution-induced mode transition of crack propagation in carbonate rocks: From brittle fracture to diffuse damage
The University of Hong Kong（香港大学）；Duke University（杜克大学）；Utrecht University（乌得勒支大学）
本文提出一种耦合化学-机械相场框架，研究矿物溶解与断裂传播的动态相互作用，揭示化学降解与机械变形时间尺度竞争对脆性-韧性断裂转变的影响。
2026-10-28 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Characterization of Marcellus Shale Fracture Properties through Size Effect Tests and Computations
页岩类岩石的力学特性需要了解测量特性的比例，以便能够从小规模实验室测试外推到现场研究。本文分析了Marcellus页岩的尺寸效应，并通过尺寸效应试验获得了其断裂特性。对尺寸逐渐增大的三点弯曲（TPB）试件进行了大量的断裂试验。试验结果表明，名义强度随试件尺寸的增大而减小，并能很好地用Bazant尺寸效应定律（SEL）拟合。结果表明，SEL占试样尺寸和几何形状的影响，允许准确识别材料的初始断裂能，Gf，和有效的断裂过程区（FPZ）长度，参见。所得到的断裂性能进行了验证，使用标准的有限元技术与凝聚力模型的研究标本的数值模拟。观察到显着的各向异性的断裂性能确定在三个主要的缺口方向：避雷器，分频器，和短横向。讨论了所测结构强度和表观断裂韧性的尺寸效应。无论是基于强度的准则，忽略尺寸效应，也不是经典的LEFM，不考虑FPZ的有限性可以预测报告的尺寸效应数据，和准脆性类型的非线性断裂力学，而不是适用。
2017-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
The Essential Work of Fracture Parameters for 3D printed polymer sheets
增材制造在学术界和工业界越来越受欢迎。因此，人们对表征3D打印样品以确定其结构完整性行为的兴趣越来越大。我们采用基本断裂功（EWF）来研究通过增材制造获得的聚合物片材的机械响应。我们的目标是双重的;首先，我们旨在深入了解纤维增强对增材制造聚合物片材的抗断裂性的作用。深度双边缺口拉伸（DDEN-T）测试是在四种不同的聚合物上进行的：Onyx，一种结晶的尼龙增强聚合物，以及三种用于增材制造的标准聚合物- PLA，PP和ABS。结果表明，纤维增强转化为抗断裂性的显著增加，Onyx的断裂能比非增强聚合物报告的断裂能高一个数量级。另一方面，我们建议使用一个微型的测试样本，深双边缺口小冲试样（DDEN-SP），使用有限数量的材料来表征的机械响应。获得的结果与DDEN-T数据表现出良好的一致性，表明DDEN-SP测试适用于以具有成本效益的方式测量增材制造聚合物的断裂性能。
2019-06-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Identification of the length scale parameter of simplified strain gradient elasticity from standard Mode I fracture tests
Institute of Applied Mechanics of Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院应用力学研究所）；Moscow Aviation Institute（莫斯科航空学院）
本研究通过数值模拟推导回归关系，利用标准I型断裂试验数据识别简化应变梯度弹性的长度尺度参数，给出脆性材料显式公式并验证准脆性材料的尺寸效应捕捉能力。
2026-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Fracture Mechanics implications for apparent static friction coefficient in contact problems involving slip-weakening laws
我们认为，不同的静摩擦系数和动摩擦系数的接触涉及微滑的行为的影响。Cattaneo和Mindlin的经典解决方案是不变的，如果系数的过渡是突然的，但如果它发生在一些小的滑动距离，解决方案有一些数学上的相似之处，在粘着接触问题的法向牵引。特别是，如果过渡到动态滑移发生在一个足够小的区域，我们可以确定一个'JKR'近似，其中过渡区被压缩到一条线。然后预测剪切牵引中的局部奇异性，其应力强度因子与局部接触压力的平方根和摩擦系数-滑移距离关系的一定积分成比例。我们还可以定义“小规模屈服”标准的等效形式，这使我们能够评估奇异解何时提供了良好的近似。结果的一个后果是，在实验中的力测量确定的静摩擦系数是显着小于在微观尺度上举行的值。
2015-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
