一维摩擦界面上破裂前缘的稳态传播速度
经典物理
2015-09-25 v2 材料科学
摘要
干摩擦界面的破裂通过破坏界面接触的前缘传播而发生。最近的实验表明，这些破裂前缘的速度范围从与外部加载速率成正比的准静态速度到大于剪切波速的速度。系统参数如何影响前缘速度仍知之甚少。在此，我们针对各种摩擦定律，在一个扩展摩擦界面的一维（1D）弹簧-滑块模型中研究稳态破裂传播。利用经典的 Amontons-Coulomb 摩擦定律，我们推导出了稳态破裂速度作为破裂前界面剪切应力函数的闭合形式表达式。然后，我们考虑了界面的附加剪切刚度，并表明界面越软，破裂前缘越慢。我们为这一效应提供了一个近似的闭合形式表达式。最后，我们展示了在滑块的相对运动上添加体粘性会加速稳态破裂前缘，并给出了这一效应的近似表达式。我们证明了一维结果在二维中是定性有效的。我们的结果为摩擦界面各种关键参数对其破裂动力学的定性作用提供了见解。它们将有助于更好地理解弹簧-滑块模型已被证明适用的众多系统，从摩擦到颗粒物质和地震动力学。
引用
@article{arxiv.1509.01542,
title = {Steady-state propagation speed of rupture fronts along one-dimensional frictional interfaces},
author = {David Skålid Amundsen and Jørgen Kjoshagen Trømborg and Kjetil Thøgersen and Eytan Katzav and Anders Malthe-Sørenssen and Julien Scheibert},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.01542},
year = {2015}
}
备注
16 pages, 10 figures, 1 table