Theory of fracture initiation and propagation in viscoelastic media
Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学）；Politecnico di Bari（巴里理工大学）；CNR - Institute for Photonics and Nanotechnologies U.O.S. Bari（意大利国家研究委员会光子学与纳米技术研究所巴里分部）
本文提出基于虚功原理的框架，预测黏弹性材料的延迟裂纹时间及裂纹演化，通过实验验证理论，揭示裂纹传播的有限速度及稳态条件，首次提出适用于任意加载历史的J积分公式。
2026-05-13 cond-mat.soft
Physical picture for fractures in stratified materials: viscoelastic effects in large cracks
我们提出了一个直观的物理图片裂缝珍珠型层状材料通过缩放参数：断裂周围的应变分布是相当不同的方向和大小的骨折。因此，我们观察到，粘弹性效应是重要的平行骨折。通过最简单的弱交联聚合物粘弹性模型考虑了这些影响。在一定的范围内，我们发现了类似于某些聚合物中的喇叭形裂纹形状，并预测了某些分层材料在这种模式下的断裂能。
2002-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Entropy-Driven Initiation and Cellular Uptake Mediated by Viscoelastic Cytoskeleton: A Kinetic Phase Diagram from Onsager Variational Principle
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；Zhejiang Key Laboratory of Soft Matter Biomedical Materials, Wenzhou Institute, University of Chinese Academy of Sciences（温州研究院，中国科学院大学，浙江省软物质生物医用材料重点实验室）
研究受体介导内吞作用中配体和受体靠近的初始驱动力问题，基于昂萨格变分原理开发连续介质模型，纳入多种因素，通过动力学相图预测相关参数，为细胞摄取提供变分基础，对多领域有重要意义。
2026-07-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Some comments on the fracture of viscoelastic solids
本文对Shrimali和Lopez-Pamies提出的粘弹性固体裂纹扩展新理论的有效性进行评论，并指出了该理论未包含的效应。
2024-01-07 cond-mat.soft
Detachment of adhesive normal contact between a rigid circular flat punch and a viscoelastic half-space
我们提出了一种方法来描述裂纹（或边界的粘合剂接触）在粘弹性材料，这是唯一的考虑的流变学的材料，而不引入任何额外的依赖性的分离能裂纹传播的速度的传播。所提出的想法是说明与一个例子的动力学的分离的平头压头从粘弹性介质。结果表明，在给定的假设下，裂纹扩展加速，直到达到临界配置和接触瞬间分离。该准则基本上适用于任意形状和任意载荷历史。
2018-05-18 cond-mat.soft
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
Gradient flow model of mode-III fracture in Maxwell-type viscoelastic materials
我们制定了一个相场裂纹扩展模型的模式III断裂的麦克斯韦型粘弹性材料。为了描述粘弹性松弛，除了在原始弹性模型中使用的位移场和损伤相场之外，还使用了粘流应变场变量。与以前的模型中构建的机械工程界，我们的模型是基于驱动（单向）梯度流系统的物理自然系统能量的通用程序，并采用没有额外的假设，如叠加的关系，应力和应变（及其时间导数）仅适用于线性粘弹性。数值模拟表明，施加载荷和粘弹性松弛的变形增加之间的竞争决定了是否发生了明显的裂纹扩展从初始裂纹。此外，我们认为数值结果从一个充满活力的角度来看。
2019-09-28 cond-mat.soft nlin.AO
Motion of a Viscoelastic Micellar Fluid Around a Cylinder: Flow and Fracture
我们提出了一个实验研究的粘弹性胶束材料的运动围绕一个移动的圆柱体，其范围内的响应从流体状流固体状撕裂和断裂，这取决于圆柱体的半径和速度。由圆柱体驱动的粘弹性裂纹扩展的观察表明极低的撕裂强度，近似等于流体的稳态表面张力。在最高速度下，在圆柱体前面观察到驱动裂纹，其以平均等于圆柱体速度的波动速度传播，这里低至介质中弹性波速度的5%。
2006-05-25 cond-mat.soft
Peeling from a patterned thin elastic film
受许多天然存在的粘合剂作为纹理薄膜出现的观察的启发，我们考虑了柔性板从切口图案化的薄粘合剂弹性层的位移控制剥离。我们发现，裂纹萌生从一个切口上的膜发生在一个负载远高于所需的传播它在一个光滑的粘合剂表面;多个切口，从而导致裂纹间歇性传播。在微观上，这种模式的裂纹萌生和传播的几何限制薄粘合剂膜是有关的切口后面的空化气泡的成核，必须增长和合并之前，可行的裂纹传播。我们的理论分析，使我们能够合理化这些实验观察定性和定量，并提出了一个简单的设计标准，为增加界面断裂韧性的粘合剂膜。
2004-04-29 cond-mat.soft
The trousers fracture test for viscoelastic elastomers
本文基于 Shrimali 和 Lopez-Pamies 提出的仅含固有断裂能 $G_c$ 的 Griffith 临界条件基本形式，系统解释了粘弹性弹性体裤形撕裂试验中裂纹扩展的机理。
2023-03-09 cond-mat.soft
Crack formation in wet colloidal pillars
我们调查的裂纹的萌生在垂直独立的水饱和胶体柱构造使用直写技术。特别地，裂纹在干燥过程中在远离基材的自由端处形成，其中颗粒网络在收缩其体积方面不受约束，因为它承受作用在其外表面处的均匀毛细管压力的压缩。这是解释了一个占主导地位的平衡的润湿能量项，从以下的颗粒尺寸和支柱尺寸之间的简单关系，捕获裂纹的存在或不存在。这一关系为制备无裂纹胶体结构提供了实用的指导。
2018-05-02 cond-mat.soft
The single edge notch fracture test for viscoelastic elastomers
Department of Civil and Environmental Engineering, University of Illinois, Urbana–Champaign, USA（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校土木与环境工程系）
利用Griffith临界条件，通过参数研究和实验对比，揭示了非高斯弹性、非线性粘度和固有断裂能如何相互作用并控制断裂成核，同时量化了现有分析的局限性。
2026-06-16 cond-mat.soft
Viscoelastic fractures in stratified composite materials: "lenticular trumpet"
我们考虑断裂在一个分层的复合材料与固体层分离的薄片极软物质。与软层相关的粘弹性效应考虑通过最简单的模型弱交联聚合物。我们发现，某些小裂纹沿层采取一个新的“喇叭”形状与以前已知的形状完全不同。
2002-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Less is more: removing a single bond increases the toughness of elastic networks
本文通过模拟三角形弹簧网络发现，移除单根键虽可能降低裂纹起始断裂能，但总能提高整体失效断裂能，且裂纹偏转与桥接可进一步增强韧性，为缺陷增韧和结构材料设计提供新见解。
2025-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rearrangement zone around a crack tip in a double self-assembled transient network
研究了由遥爪聚合物可逆连接的表面活性剂胶束组成的自组装粘弹性流体中裂纹的成核和扩展。胶束的形态可以连续调节，从球形到棒状到蠕虫状，从而当胶束足够长且缠结时产生瞬时双网络，否则产生瞬时单网络。对于一个单一的网络，我们表明，裂纹形核时，涉及的样品变形率是可比的网络的弛豫时间尺度。相比之下，对于双网络，当裂纹成核和传播时，胶束发生显著的重排。我们发现，双折射发展在裂纹尖端超过一个有限的长度，$ξ$，这对应于胶束对齐发生的长度尺度。我们发现，$ξ$是更大的较慢的裂纹，这表明增加的延展性。
2016-09-15 cond-mat.soft
Breaking better: How imperfections increase fracture resistance in architected lattices
本研究通过引入孤立缺失支柱形式的可控局部缺陷，结合力学测试与DIC技术，发现其虽不改变裂纹起始位置或峰值载荷，但能通过曲折裂纹路径或裂纹桥接提高脆性晶格试样的失效功，揭示了缺陷增强抗断裂性的机制。
2025-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Universality in the velocity jump in the crack propagation observed for food-wrapping films for daily use
本研究以日常食品包装薄膜为对象，观测其恒定速度拉伸下的裂纹扩展行为，发现临界应变处存在高可重复性的普适速度跳跃现象，为聚合物基韧性材料研发提供了新方向。
2025-11-18 cond-mat.soft
Adhesive contact mechanics of viscoelastic materials
本研究提出稳态滑动下粘弹性材料粗糙粘着接触理论，揭示粘弹性与粘着相互作用对接触面积、拉脱力及摩擦的影响规律，发现接触边缘能量释放率的非单调趋势，结果获实验支持。
2024-01-30 cond-mat.soft
On the effective surface energy in viscoelastic Hertzian contacts
软物质的粘弹性和速率依赖性粘附导致难以模拟与粘弹性半空间接触的刚性球体的“相对简单”问题。由于这个原因，在描述表面相互作用和粘性耗散过程的近似通常采用在文献中。在这里，我们开发了一个完全确定性的模型，在该模型中，粘合剂的相互作用所描述的Lennard-Jones势和材料的行为与标准的线性固体模型。正常的加载-卸载循环在不同的行驶条件下进行。当加载是在准静态条件下进行，因此，卸载开始从一个完全放松状态的材料，有效的表面能被发现单调增加的接触线速度达到一个渐近值在高卸载速率。这一结果与已有的粘弹性裂纹扩展理论相一致。如果加载和卸载以相同的非零驱动速度进行，因此卸载从材料的非松弛状态开始，则有效表面能Δγeff与接触线速度的趋势由双对数图中的钟形函数描述。当接触线速度小于使粘弹性模量的切向损耗最大的接触线速度时，Δγeff出现峰值。此外，我们表明，Gent\&Schultz假设部分作品在这种情况下，粘性耗散不再是本地化沿接触周边，但它也发生在散装材料。
2021-07-08 cond-mat.soft
Adhesion between a viscoelastic material and a solid surface
在本文中，我们提出了一个定性的耗散过程中的粘弹性聚合物和固体表面之间的界面破坏的分析。我们重新评估“粘弹性喇叭”模型[P. - G. de Gennes，C. R. Acad. Sci. Paris，307，1949（1988）]，并且表明，对于交联聚合物，由于断裂尖端附近的局部过程，界面韧性G（V）从相对低的值G_0开始，并且上升到最大值$G_0 (μ_{\infty}/μ_0)$（其中$μ_0$和$μ_{\infty}$分别代表材料在低应变频率和高应变频率下的弹性模量）。这种增强的断裂能是由于远场粘性耗散的散装材料，并开始剥离率V远低于以前认为的。对于一个聚合物熔体，粘附能预计规模为1/V。在本文的第二部分中，我们比较了我们的一些理论预测与实验结果之间的粘弹性粘附聚二甲基硅氧烷聚合物熔体和玻璃表面。特别是，预期的依赖性的断裂能与分离率的实验数据证实，和观察到的变化，在裂纹轮廓的宽度与我们的简单模型是很好的协议。
2004-01-28 cond-mat.soft
Capillary fracture of soft gels
停留在软凝胶基底上的液滴可以使该基底变形至材料失效点，由此在凝胶表面上产生裂缝，该裂缝以星爆图案从接触线向外传播。在本文中，我们表征i）的引发过程中，在星爆中的臂数是由表面张力的比例控制的凝胶的弹性模量和ii）的传播动力学表明，一旦骨折开始，他们传播的通用幂律$L\propto t^{3/4}$。我们开发了一个裂纹萌生的模型，通过处理凝胶作为一个线性弹性固体和计算从液体/固体润湿力的基板内的变形。弹性的解决方案表明，润湿力的位置和大小是至关重要的，在提供一个定量预测的裂缝的数量，因此，解释毛细裂缝的开始。该解决方案还表明，凝胶的深度是断裂过程中的一个重要因素，因为它可以帮助减轻大的表面牵引力;实验证实了这一发现。然后，我们开发了一个模型，考虑到运输的无粘流体到一个不可压缩材料的断裂尖端裂纹扩展，并发现一个简单的能量守恒的论点可以解释所观察到的材料无关的幂律。我们比较预测线弹性和新胡克固体发现，后者更好地解释了所观察到的指数。
2013-10-16 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
Element-deletion-enhanced digital image correlation for automated crack detection and tracking in lattice materials
Institute for Building Materials, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院建筑材料研究所）；Université Paris-Saclay, CentraleSupélec, ENS Paris-Saclay, CNRS LMPS–Laboratoire de Mécanique Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学、中央苏佩莱克学院、巴黎高等师范学校、法国国家科学研究中心巴黎萨克雷力学实验室）
本文提出一种针对晶格材料的全局DIC框架，通过直接在晶格网格上求解相关问题并自动移除损坏元素，实现对裂纹传播的精确追踪。
2026-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nucleation and propagation of fracture in viscoelastic elastomers: A complete phase-field theory
本文提出一种完整的相场理论，用于描述和预测粘弹性弹性体在准静态加载下断裂的成核与扩展，通过扩展现有理论纳入粘弹性、强度和断裂能三个基本要素，并给出数值求解方案。
2025-06-19 cond-mat.soft math-ph math.MP
The Dynamics of Rapid Fracture: Instabilities, Nonlinearities and Length Scales
材料和界面的失效是由裂纹介导的，裂纹是以接近声速的速度传播的几乎奇异的耗散结构。裂纹萌生和随后的扩展--断裂的动态过程--耦合了广泛的时间和长度尺度。裂纹动力学挑战我们的基本物理过程，发生在极端条件下的几乎奇异的区域内的材料发生故障的理解。在这里，我们首先简要回顾了经典的动态断裂方法，“线弹性断裂力学”（LEFM），并讨论其成功和局限性。我们展示了如何，一方面，最近的实验进行直裂纹在软脆性材料中传播的定量证实了这一理论的预测，以前所未有的程度。另一方面，这些实验表明如何LEFM打破了奇异区域的裂纹尖端的做法。这一突破自然导致了一个新的理论框架创造了“弱非线性断裂力学”，弱弹性非线性纳入。这个理论预言的更强的奇异性产生了一个新的内在长度尺度，$\ell_{nl}$。这些预测通过直接测量得到了详细验证。然后，我们从理论和实验上回顾如何出现的$\ell_{nl}$是一个新的裂纹运动方程，预测存在的高速振荡裂纹不稳定的波长是由$\ell_{nl}$。最后，我们描绘了该领域的突出挑战。
2013-05-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Bulk and fracture process zone contribution to the rate-dependent adhesion amplification in viscoelastic broad-band materials
本文通过边界元数值模拟研究刚性压头从粘弹性宽带材料卸载时的速率依赖性粘附增强，确定了不同材料指数下实现最大拉脱力所需的最小接触半径，并与 Persson-Brener 理论及 PDMS 实验结果对比，揭示了断裂过程区贡献与体相耗散同量级，从而指出当前模型的局限。
2024-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The mechanism for the exceptionally high tear strength of carbon black/Hevea natural rubber vulcanizates
制备了含0-50份细炭黑（N115，d= 27 nm）的天然橡胶硫化胶，测定了正常（无预切）和边缘预切试样的拉伸强度。所有硫化胶的正常拉伸强度相似。在相对缓慢的应变速率所经历的批发正常未切割试样，所有硫化胶，裂纹萌生前，应变结晶足够强。然而，预切割样本的切割尖端应变率增加。应变速率的放大率随着切削深度c的增加而增加。断裂的天然橡胶和硫化橡胶与高达14 phr的黑色发生简单的向前裂纹生长从一个切割尖端，并都表现出一个临界切割尺寸，以上的强度突然下降。此外，对于这些轻度填充的样品，强度和临界切割尺寸随着黑色含量的增加而降低。这表明当黑色含量低时，预切割试样破裂前的应变结晶较少。这种效应归因于切割尖端的快速应变和结晶所需的链流动性的阻碍。当炭黑含量增加到15份时，当1 mm<c<2 mm时，约50%的试样保持简单的横向断裂，强度较弱，而另外50%的试样则出现偏裂纹（节子状撕裂），强度明显高于相应的预切胶试样，特别是在大c时。高强度和足够的黑色水平归因于增加的应变结晶和超钝化（多个裂纹）在切割尖端。这些抑制向前裂纹生长。为了使炭黑相对于树胶增强应变结晶，似乎必须有足够的炭黑以形成结合的橡胶/炭黑网络。如果黑浓度小于该逾渗阈值，则在切割尖端处阻碍应变结晶。
2019-05-23 cond-mat.soft
