亚瑞利与超剪摩擦破裂前缘尖端的动态场

两个接触的不同物体界面上摩擦运动的起始以动态破裂前缘的传播为特征。我们结合摩擦实验与数值模拟来研究这些摩擦破裂前缘的性质。我们拓展了先前对慢速与亚瑞利破裂前缘的分析，并表明超剪破裂尖端附近的应变场与真实接触面积的演化可由解析断裂力学解很好地描述。断裂力学理论进一步使我们能够确定长期寻求的界面性质，如局部断裂能与摩擦峰值强度。观察到这两种性质大致独立于破裂速度与传播模式。然而，我们的研究也揭示了当破裂速度接近纵波速度时，测量值与解析解之间出现的偏差。与动态模拟的进一步比较表明，在超剪传播 regime 下，瞬态与几何（有限样品厚度）效应导致近尖端应变幅值小于断裂力学理论的预期。通过展示实验、模拟与理论在整个可能破裂速度范围内的良好定量一致，我们证明尽管存在残余摩擦，摩擦破裂前缘仍是经典的动态裂纹。