收缩诱导碎裂现象的标度律

我们研究了附着在基底上的异质材料薄层在收缩诱导下的破裂，这是一种普遍存在的自然现象，具有广泛的潜在应用。聚焦于碎块集合的演化，我们证明了该系统具有两个不同的相：损伤相，其中薄层破裂，但占主导地位的碎块持续存在并保持薄层的结构完整性；以及碎裂相，其中薄层崩解为众多小碎块。基于有限尺寸标度，我们表明这两个相之间的转变发生在类似于连续相变的临界损伤处。在临界点，出现了一个完全连通的裂纹网络，其结构由对基底的粘附强度控制。在强粘附极限下，损伤源于随机微裂纹成核，类似于键逾渗；而弱粘附则促进了应力集中和裂纹向大范围扩展。从损伤到碎裂转变的临界指数在合理精度下与二维键逾渗的临界指数一致。我们的发现为收缩诱导开裂机制提供了新见解，揭示了该现象的普适标度律。