空化与断裂之间的密切关系
软凝聚态物质
2019-03-14 v1 应用物理
摘要
近三十年前，力学界被警示软材料中空化过程的模糊本质[Gent, A.N., 1990. Cavitation in rubber: a cautionary tale. Rubber Chemistry and Technology, 63(3)]。此后，关于驱动这一失效过程的机制的争论仍在继续。本文利用高精度体积控制空腔扩张程序，揭示了空化与断裂之间的密切关系。结合受Griffith启发的裂纹扩展公式与受Gent启发的空腔扩张公式，我们表明尽管断裂模式看似复杂，压力-体积响应遵循一条可预测的路径。与现有研究相反，模型和我们的实验均能通过控制空腔体积来追踪包括不稳定分支在内的整个过程。此外，这一最小理论框架能够通过揭示可能导致断裂起始时一级相变的亚稳态的存在，来解释先前实验中的模糊性。简单理论与在剪切模量范围为25-246 [kPa]的PDMS样品中进行的全部实验结果之间的一致性，证实了空化与断裂在驱动扩张过程中协同作用。通过本研究我们还确定了PDMS的断裂能，并展示了其对应变硬化的显著依赖性。
引用
@article{arxiv.1903.05224,
title = {The Intimate Relationship between Cavitation and Fracture},
author = {Shabnam Raayai-Ardakani and Darla Rachelle Earl and Tal Cohen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.05224},
year = {2019}
}