Відкриття нового типу тріщин у крихких еластичних матеріалах може змінити уявлення про процес руйнування.
Дослідницька група з Єрусалима виявила, що ці тріщини можуть поширюватися швидше за швидкість звуку й перевищувати швидкість, запропоновану законами класичної механіки. Відкриття навіть викликає питання про фізичні основи нашого розуміння процесу руйнування.
Зазвичай тріщини рухаються таким чином, щоб розподілити енергію, що накопичується в зоні її виникнення. Традиційно вважалося, що швидкість руху тріщин не може перевищувати швидкість райлейської хвилі, пов'язаної з показником швидкості зсуву і ступенем деформації матеріалу під навантаженням (показник Пуассона).
Однак науковці виявили, що деякі тріщини рухаються набагато швидше - практично з надзвуковою швидкістю. Вони провели дослідження на крихких гелях із нелінійною залежністю між напругою і деформацією.
Використання таких матеріалів сповільнило швидкість поширення тріщин і дало змогу спостерігати їхній рух за допомогою камер високої роздільної здатності.
Отримані дані суперечать раніше проведеним дослідженням, які стверджували, що тріщини не можуть поширюватися швидше за швидкість звуку. Очевидно, що нові експерименти вказують на наявність специфічних динамічних процесів, які відрізняються від класичних законів руйнування.
Такий режим тріщинного руйнування не виникає випадково, а настає за критичної напруги, що залежить від властивостей матеріалу.
Результати підтверджують раніше зроблені теоретичні припущення і встановлюють умови, за яких виникають саме такі режими тріщинного руйнування. Відкриття нових режимів може призвести до перегляду нашого розуміння процесу руйнування матеріалів.
Довідка:
Руйнування матеріалів може бути крихким або пластичним, залежно від характеру деформації перед його розривом.
Крихке руйнування відбувається без значного пластичного деформування і супроводжується утворенням і розростанням тріщин.
Пластичне руйнування пов'язане з великим пластичним деформуванням і утворенням макроскопічних зсувних поверхонь.
При цьому виникають тріщини, тобто локальні порушення цілісності матеріалу, які можуть бути природними (наприклад, пори, включення, дислокації) або штучними (надрізи, свердловини, зварні шви).
Зазвичай тріщини - це джерела концентрації напружень у матеріалі та зростають під дією статичних або динамічних навантажень. Зростання тріщин може призводити до зменшення механічної міцності матеріалу і до його катастрофічного руйнування.
