名义脆性聚合物动态断裂中的损伤机制
材料科学
2016-02-26 v1 软凝聚态物质
摘要
线弹性断裂力学 (LEFM) 为定量评估释放至扩展裂纹尖端的能量通量提供了一个一致的框架。然而，裂纹如何响应此能量通量来选择其速度，目前仍远未完全清楚。为了揭示潜在机制，我们对聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 动态失效过程中产生的损伤和耗散过程进行了实验研究，PMMA 传统上被视为脆性非晶材料的典型代表。我们发现了一个明确的临界速度，在此速度下失效模式从名义脆性转变为准脆性，此时裂纹扩展伴随着微裂纹的成核与生长。通过对断裂表面的死后分析，我们能够以微米/纳秒级的分辨率重构完整的时空微裂纹动力学。我们证明，单个裂纹前缘的真实局部扩展速度被限制在一个相当低的值，该值可能远小于在连续介质尺度上测得的表观速度。微裂纹通过与主前缘合并，通过一种几何起源的加速因子提高了宏观尺度速度。我们讨论了与损伤相关的内部变量在选择宏观断裂动力学中的关键作用。
引用
@article{arxiv.1304.6283,
title = {Damage mechanisms in the dynamic fracture of nominally brittle polymers},
author = {Davy Dalmas and Claudia Guerra and Julien Scheibert and Daniel Bonamy},
journal= {arXiv preprint arXiv:1304.6283},
year = {2016}
}
备注
18 pages, 21 figures, to appear in International Journal of Fracture