异构介质破裂的统计物理

材料的损伤与断裂因其经济和人力成本而具有巨大的技术意义。它们涉及广泛的现象,例如玻璃的裂纹、混凝土的老化、纸张中纤维网络的失效以及受外部载荷作用下的金属棒的断裂。复合系统的失效在航海、航空航天和太空行业中尤为重要。我们所说的复合材料指的是具有异构微观结构的材料,以及由宏观元素组成的构成超结构的装配件。化学和核设施因腐蚀(无论是化学性质还是放射性质)导致的裂纹,会在热力学和/或机械应力的作用下得到帮助。尽管已有大量实验数据以及材料科学家所付出的巨大努力,但关于断裂的许多问题仍未得到回答。对断裂现象缺乏系统的理解,仅有在受限且相对简单的情形下的部分分类。这种对断裂现象的根本性理解不足,导致缺乏基于对受应系统进行恰当监测的可靠预测方法。不仅缺乏对系统可靠性的非经验性理解,而且这些经验法则本身往往价值有限。这些困难源于异构性与损伤模式之间的复杂相互作用,以及可能存在的特征尺度层次结构(静态和动态)。本文综述了统计物理社区近期致力于解决这些问题的努力。