柔性失效：高可变形材料的断裂理论

高可变形材料，从合成水凝胶到生物组织，从基础和实践角度看都越来越重要。它们的力学行为，特别是失效过程中裂纹扩展的动力学，尚未完全理解。这里我们提出高可变形材料动态断裂的理论框架，其中动态裂纹的影响是针对材料的非线性变形（预应力/应变）、无裂纹状态来处理的。在此框架内，我们推导了在双轴和单轴加载下不可压缩neo-Hookean固体中传播动态裂纹的近尖端变形场和能量释放率的解析和半解析解。我们表明中等大小的预应力对裂纹尖端周围的应力场有显著影响。我们通过对软脆弹性体在一系列加载水平和扩展速度下的断裂进行大量实验来验证这些预测，表明新开发的框架在中等大外部载荷和高扩展速度下比标准方法对测量值提供了显著更好的近似。该框架应适用于柔软且坚韧但脆的材料的失效分析。