Topological defects govern crack front motion and facet formation on broken surfaces
破碎表面上的图案是众所周知的，从日常经验，但令人惊讶的是，他们如何以及为什么形成是非常开放的问题。定义明确的刻面通常沿断裂面延伸1 -4，这些刻面由缓慢拉伸裂纹产生。由于小平面出现在非晶材料5 -7中，它们的形成并不反映微观秩序。然而，断裂力学预测，缓慢裂纹前缘应该是直的，形成镜面状表面8 -13。相反，刻面形成的前线传播同时在不同的平面内分离的步骤。因此，目前还不清楚为什么台阶是稳定的，是什么决定了它们的路径以及它们如何耦合到裂纹前缘动力学。在这里，我们表明，通过集成实时成像的传播裂纹前沿与表面测量，步骤是裂纹前沿的拓扑缺陷;裂纹前沿分离成不连续的重叠段提供了步骤稳定的条件。台阶以恒定的角度漂移到局部前传播方向，并且由于台阶形成而增加的局部耗散耦合到周围裂纹前沿的长程变形。缓慢的裂纹前沿动态受制于步高和位置的变化。这些观察显示了3D拓扑如何耦合到2D断裂动力学，以提供图案化表面如何生成的基本图像。
2017-08-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
Crack front échelon instability in mixed mode fracture of a strongly nonlinear elastic solid
混合模式（I+III）加载诱导由台阶连接的分段裂纹前缘梯形结构。我们研究这种不稳定性在一个高度可变形的，应变硬化材料。我们发现，Echelons发展超过一个有限的，大小无关的模式混合阈值，显着增长的能量释放率。他们出现通过成核的本地化螺旋前扭曲，和他们的出现是延续的模式I交叉影线不稳定的凝胶和橡胶，偏移的偏置效应的剪切。这一结果与线弹性断裂力学预测的直接分叉不一致，可以归因于弹性非线性的控制作用。
2013-10-01 cond-mat.soft
Nonlinear focusing in dynamic crack fronts and the micro-branching transition
脆性材料中的裂纹产生两种类型的通用表面结构：低速时的小平面和高速时的微分支。在这里，我们观察到一个过渡，从小平面微支化的聚丙烯酰胺凝胶，其特征在于由非线性动态局部化的裂纹前沿。为了更好地理解这一过程，我们推导出第一性原理的非线性运动方程的裂纹前缘的标量弹性的背景下。它的解决方案表明，非线性聚焦耦合率依赖性的耗散支配过渡到微分支。
2017-10-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
A comprehensive study of nonlinear perturbations in the dynamics of planar crack fronts
针对异质材料中裂纹前沿大幅局部扰动引发的非线性效应，本文发展了平面裂纹前沿渐近场的二阶微扰理论，分别求解了Mode III和Mode I断裂模型下的弹性场，并给出了直裂纹前沿局部动态能量释放率的显式二阶表达式。
2025-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.geo-ph
Crack-front model for adhesion of soft elastic spheres with chemical heterogeneity
粘附滞后可由表面粗糙度或化学不均匀性引发的弹性不稳定性引起。然而，这些不稳定性在粘附滞后的作用仍然知之甚少，因为我们缺乏理论和数值模型占现实的粗糙度。我们的工作重点是低粗糙度或弱异质性的软弹性球的粘附，压痕过程可以描述为一个近似圆形的外部裂纹的格里菲斯式传播。我们讨论了如何描述接触的领域与化学异质性，导致波动的本地工作的粘附。我们引入了一个变分的一阶裂纹扰动模型，并验证我们的方法使用边界元模拟。裂纹扰动模型忠实地预测接触形状和滞后力穿透曲线，只要接触周长保持接近一个圆，接触区域是简单连接的。计算上，裂纹扰动模型是数量级更有效的比相应的边界元制剂，允许现实的异质性领域。此外，我们的裂纹前制定澄清连接的粘附滞后的经典理论钉扎的弹性线。
2021-08-15 cond-mat.soft
Fractographic aspects of crack branching instability using a phase field model
本文用三维脆性材料中裂纹前缘扩展的相场模型研究了分叉失稳引起的断口形貌。该模型的数值结果产生的裂纹表面是类似于在各种实验情况下获得的。根据所施加的载荷配置和初始条件，我们表明，分支不稳定性是限制在一部分的裂纹前缘或揭示通过准二维分支。对于前者，裂纹前缘在主断口上留下排列整齐或杂乱的抛物线痕迹。对于后者，断口分析揭示了所谓的{ \em échelons}裂纹，表明分支不稳定性也可以诱导裂纹前缘破碎。
2014-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Depinning dynamics of crack fronts
本文从实验和理论上研究了非均质材料在两个连续平衡位置之间发生微失稳时裂纹前缘的动力学行为。我们特别关注的时空演变的前面，因为它放松到一个直的配置，从一个单一的障碍物的控制强度和大小后脱钉。我们发现，这种脱钉动力学是不受惯性，而是由速率依赖性的耗散机制发生在断裂过程区。这意味着，裂纹速度波动的平均值$v_m$附近，可以预测从过阻尼运动方程$(v-v_m)/v_0 = (G-G_c(v_m))/G_c(v_m)$涉及的特征材料速度$v_0 = G_c(v_m)/G_c'(v_m)$，出现从断裂能与裂纹速度的变化。我们的研究结果铺平了道路，无序固体中的裂纹的临界脱钉动力学的定量描述和开辟了新的视角，预测的有效失效性能的异质材料。
2018-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Onset of Propagation of Planar Cracks in Heterogeneous Media
本文用解析法和数值模拟法研究了非均匀介质中裂纹运动临界载荷附近平面裂纹前缘的动力学行为。固体的弹性导致沿裂纹前缘的长距离应力传递，由于介质中的弹性波，该应力传递在时间上是非单调的。在瞬时应力转移的准静态极限下，裂纹前缘呈现动态临界现象，当外加载荷通过临界值增加时，裂纹前缘呈现从钉扎阶段到运动阶段的二阶过渡。在临界状态下，裂纹前缘是自仿射的，粗糙度指数为$ζ=0.34\pm 0.02$。发现动态指数$z$等于$ 0.74\pm 0.03$和相关长度指数$ν=1.52\pm 0.02$。这些结果是在很好的协议，从一个扩展。应力传递中的声传播时间延迟不改变静态指数，但动态指数$z$恰好变为1。然而，当裂纹前缘的一部分向前移动时，真实弹性波会导致应力超过其最终静态值。这些应力过冲的简化模型被用来表明，过冲是相关的脱钉过渡导致临界载荷的降低和明显的跳跃的速度直接到一个非零值的裂纹前缘。在有限系统中，速度也表现出滞后行为作为负载的函数。这些结果表明，一阶像过渡。真正的拉伸裂纹的可能影响进行了讨论。
1997-12-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Size selection of crack front defects: Multiple fracture-plane interactions and intrinsic lengthscales
本文通过脆性水凝胶实验研究三维裂纹中台阶缺陷的尺寸选择，发现稳定化距离 h_max 随非线性弹性长度 Γ(v)/μ 和耗散长度 ξ 线性变化，为理解多重断裂面相互作用及离面断裂结构形成提供了内禀长度尺度依据。
2024-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
Spiral cracks in drying precipitates
我们调查的螺旋裂纹图案的形成过程中，与基板接触的沉淀物薄层干燥。发现这种非线性断裂断裂模式自然不是由扭转力引起的，而是由碎片折叠引起的应力前沿传播引起的。我们模拟其形成机制，使用粗晶粒模型破碎，并成功地再现了螺旋裂纹。实验和模拟数据的拟合表明，螺旋线是对数的，对应于恒定偏离圆形裂纹路径。特别是，我们表明，这通常发生时，裂纹的速度是成正比的应力前沿的传播速度。
2002-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The dynamics of crack front waves in 3D material failure
本研究在含速率相关断裂能的3D相场框架下探究裂纹前沿波动力学，揭示面内波的弱时间依赖、孤子式相互作用及非线性区低速特性，阐明面外分量的衰减与反平面载荷下的持续耦合效应。
2023-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
Configurational forces explain echelon cracks in soft materials
本文在构型力学框架内采用构型力方法研究软材料的混合模式 I + III 断裂，揭示了倾斜小面间的相互作用及合并效应在塑造阶梯状裂纹形态中的关键作用。
2025-07-16 cond-mat.soft
Recent developments in dynamic fracture: Some perspectives
我们简要回顾了一些重要的动态断裂领域的最新实验和理论发展。主题包括直线拉伸裂纹的运动方程的实验验证（在无限介质和带状几何形状），验证了一个新的理论描述的近端领域的动态裂纹将弱弹性非线性，一个新的理解动态不稳定性的拉伸裂纹在二维和三维，裂纹前沿动态，摩擦运动和动态剪切裂纹之间的关系。最后对今后的相关研究方向进行了简要的讨论。
2015-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.geo-ph
Numerical study of drying process and columnar fracture process in granules-water mixtures
对淀粉-水混合物干燥过程中三维棱柱形裂纹的形成进行了数值研究。我们假设混合物是一个弹性多孔介质，具有应力场和含水量场。这两个领域的演变表示的弹簧网络和唯象模型与水的潜力，分别。我们发现，水含量的分布有一个传播的前沿，这是不能用一个简单的扩散过程来解释。观察到了由含水量场驱动的棱柱形裂纹结构。研究了柱状结构的深度依赖性和粗化过程。还讨论了颗粒直径对柱尺度的依赖性和裂缝网络对含水量场动态的影响。
2007-05-02 cond-mat.soft
Large-scale kinetic roughening behavior of coffee-ring fronts
我们通过对[C.\]中针对此背景考虑的非晶格模型进行广泛的数值模拟，研究了咖啡环聚集体前沿的动力学粗糙化行为S. Dias { \it等人}，软物质{ \bf 14}，1903（2018）]。该模型描述了片状胶体的弹道聚集，并取决于控制两个斑块A和B的亲和力的参数$r_\mathrm{AB}$。合适的边界条件使我们能够阐明在$r_\mathrm{AB}=0$的不连续钉扎-去钉扎过渡，前面显示固有的异常标度，但不寻常的指数值$α\simeq 1.2$，$α_{\rm loc} \simeq 0.5$，$β\simeq 1$，和$z\simeq 1.2$。对于$0<r_\mathrm{AB}\le 1$，与标准非晶格弹道沉积的模拟的比较指示由贴片结构引起的形态不稳定性的发生。结果发现，渐近形态学行为是由宏观形状所决定的。中间的时间制度表现出一维KPZ指数$r_\mathrm{AB}> 0.01$和系统遭受强烈的交叉主导的$r_\mathrm{AB}=0$行为$r_\mathrm{AB}\le 0.01$。相关函数的详细分析表明，总的正面总是在移动阶段的$0<r_\mathrm{AB}\le 1$和他们的动力学粗化行为是本质上反常的$r_\mathrm{AB}\le 0.01$。
2022-10-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fracture in Mode I using a Conserved Phase-Field Model
提出了一个裂纹扩展的连续相场模型。它包括与质量密度成比例的相场和由线弹性理论支配的位移场。一般的宏观裂纹扩展规律自然地从这个模型中出现。与经典的连续介质断裂力学模拟相比，我们的模型避免了数值前沿跟踪。增加的相场平滑了尖锐的界面，使我们能够使用材料的运动方程（基于基本物理原理），而不是界面（通常从复杂的理论或经验观察中推导出来）。因此，界面动力学自然出现。在本文中，我们期待在固定的解决方案的模型，模式I骨折，并讨论数值问题。我们发现，格里菲斯的阈值低估了临界值，我们的系统断裂，由于长波长模式激发的断裂过程。
2001-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
