裂纹尖端运动学揭示脆性水凝胶断裂中的内聚区结构

当脆性水凝胶失效时，多种机制共同改变裂纹尖端附近的应力状态，而识别哪种机制占主导地位具有挑战性。在脆性固体的断裂中，足够的远场应力会导致材料在应力集中的裂纹尖端“解拉链”，从而完全丧失结构强度。对所谓的小尺度屈服区（变形较大）的直接研究很少。使用水凝胶作为脆性固体模型，我们结合多种显微方法探测小尺度屈服区，以解析变形的运动学。在裂纹尖端附近，识别出一个通过内聚丧失耗散大部分能量的区域。通过直接测量，我们确定了该区域的尺度和结构，并确定了该水凝胶材料中特定损失机制如何可能推广到脆性材料失效。