无序固体压缩破坏中临界性如何与分岔相遇

连续介质力学将压缩破坏描述为材料对递增载荷响应的标准分岔：损伤最初在材料中均匀增长，在破坏时于薄带内局部化。然而，记录局部化前声学活动的实验证明了尺寸递增的幂律分布破坏前兆，暗示压缩破坏是一种临界现象。我们在此通过探测二维多孔固体压缩实验中损伤活动的空间组织及其直至局部化的演化，来考察这一明显矛盾。我们实验中测得的非平稳损伤演化可由源自损伤力学且令人联想到临界现象的非平稳脱钉方程恰当描述。在此描述中，前兆是源于材料无序与单个损伤事件后长程应力重分布之间相互作用的损伤级联。然而，我们在实验中观测到的其靠近破坏时特征尺寸的发散，并非朝向临界性的转变特征。相反，系统在损伤演化的所有阶段均保持距临界点的固定距离。该发散源于材料在被驱动至局部化过程中的稳定性渐进丧失。因此，我们的研究表明压缩破坏是一种标准分岔，其中材料无序仅起边缘作用。它还表明前驱活动构成朝向局部化演化的副产品，并可用于构建评估结构剩余寿命的预测方法。