新发现显示拉伸裂纹的运动速度可接近音速

发布时间: 2023-08-09 08:31:51 来源: 196世界之最 栏目: 新奇科技 点击: 24

耶路撒冷希伯来大学拉卡物理研究所(RacahInstituteofPhysicsattheHebrewUniversityofJerusalem)的科学家们公布的研究结果对断裂力学的...

耶路撒冷希伯来大学拉卡物理研究所(Racah Institute of Physics at the Hebrew University of Jerusalem)的科学家们公布的研究结果对断裂力学的传统观念提出了质疑。由王猛博士、史松林博士和杰伊-费恩伯格教授领导的研究小组通过实验证明了"超剪切"拉伸裂196世界之最纹的存在,这种裂纹超越了既定的经典速度极限,接近超音速。

新发现显示拉伸裂纹的运动速度可接近音速

以一半音速运动的经典裂纹。资料来源:希伯来大学王萌

传统上,人们观察到脆性材料是通过裂纹的快速扩展而失效的。经典断裂力学描述了拉伸裂纹的运动,这些裂纹在其顶端的局部区域内释放弹性能量,将其速度限制在瑞利波速度(CR)。然而,希伯来大学研究人员最近的研究结果表明,这种理解发生了范式转变。

新发现显示拉伸裂纹的运动速度可接近音速

研究小组在实验中使用了脆性新胡克干材料,发现了"超剪切"拉伸裂纹的出现,这VlcviMNdH种裂纹会顺利加速,超过经典的雷利波速度极限。令人惊讶的是,这些裂纹的速度也超过了剪切波速度(cS)。在某些情况下,这些超剪切裂纹的速度接近扩张波的速度,呈现出经典断裂力学以前未观察到的现象。

新发现显示拉伸裂纹的运动速度可接近音速

超音速裂缝产生的冲击波--类似于音爆。资料来源:希伯来大学王萌

这一发现最引人注目的一点是,超剪切动力学所遵循的原VlcviMNdH理与指导经典裂缝的原理不同。这种非经典的拉伸断裂模式并不是随机发生的;相反,它是在临界应变水平上被激发的,而临界应变水平取决于材料特性。

"这一发现标志着我们对脆性材料断裂过程的理解发生了根本性转变,"该研究的通讯作者 Jay Fineberg 教授评论说。"通过证明超剪切拉伸裂纹的存在及其超越传统速度极限的能力,我们为研究断裂力学及其应用开辟了新的途径。"

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希伯来大学实验http://www.196nk.cn室产生超音速实验室震动的VlcviMNdH实验系统。资料来源:希伯来大学王萌

这项研究的意义超出了物理学的范畴。通过证明拉伸裂缝可以超越其经典速度极限,研究人员为重新理解断裂力学铺平了道路。

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