相互作用对弹性气泡的影响

气泡化指的是在材料内部发生突然、不可逆的空洞或缺陷膨胀，当外部加载达到临界阈值时发生。气泡化已广泛被认识为软质和生物材料中常见的失效 nucleate 机制。对于由远程水平拉伸加载的体内孤立空洞的刚性 neo-Hookean 固体，经典气泡化压力已 well established 为 $2.5 \mu$，其中 $\mu$ 为剪切模量。然而，在实际情况下，气泡化阈值受到空洞与相邻界面以及其他空洞相互作用的影响。在多材料系统和增材制造结构中，缺陷经常发生在材料边界附近，因此界面相互作用尤为重要。同时，空洞-空洞相互作用在具有有限孔隙率的材料（如泡沫、多孔固体和相分离聚合物）中也具有重要性。本文对 (i) 相邻刚性界面和 (ii) 相邻相同空洞的相互作用对气泡化压力的影响进行表征。对于靠近刚性界面的空洞，我们的分析表明，随着初始空洞-界面距离减小，气泡化压力逐渐增加：当空洞遥远时，压力为 bulk value，而当空洞接近界面边界时，压力趋近于位于界面上的缺陷的气泡化压力值（约为 $3.5\mu$）。相比之下，相互作用的空洞显示出气泡化压力随初始空洞间距 $d$ 的非单调依赖：当空洞遥远时，阈值趋近于 bulk value $2.5\mu$，而在 $d\sim3.8R$ 时（其中 $R$ 为初始空洞半径），阈值达到最大值为 $\sim2.67\mu$。