断裂论文#29 -纤维增强复合材料裂纹快速扩展的讨论

这篇出色而精彩的论文，“玻璃纤维增强聚合物复合材料的动态模式裂纹扩展模型:断裂能量和失效机制”，刘勇，范德密尔，FP, slys, LJ, Ke, L，工程断裂力学，204,2021，应用数值模型研究了玻璃纤维增强聚合物中裂纹扩展的动力学过程。这篇论文是一篇论文应该如何写的学校范例。每件事都描述得很好，并按照逻辑顺序精心安排。读书是值得推荐的，尤其是对年轻科学家。

在最近对几份提交给著名期刊的手稿的审查中，我认为我看到了科学风格越来越肤浅的趋势。读者经常会参考其他文章来了解变量的定义、所做的假设、背景等，而且很少会参考作者自己以前的作品。阅读成为一种真正的痛苦……无论什么。本文没有这些障碍。随着独特的技术写作的兴奋，阅读变得令人愉快，对这个主题的兴趣也随之增长。

所采用的理论包括聚合物基体的断裂、增强体与基体界面的脱粘以及粘弹塑性材料行为引起的能量耗散。一个过程区域被定义为包含有开始解焦的拉应力的区域。有趣的是，许多起始内聚位点从未导致整体裂纹，这意味着过程区域的定义还包括裂纹尖端的屏蔽。也许不正统，但绝对没问题。正如我所说，这是一篇写得很好的论文。

对不同试件尺寸和不同加载速度下的一系列数值模拟进行了分析。建立了一种巧妙的隐式动态求解方案，代替了显式动态分析。的动态版本J-积分被用作能量释放率的度量。

由Perzyna启发模型给出的聚合物基体的粘塑性材料行为具有和指数mP略大于7时，应在尖锐裂纹尖端周围留下主要的塑性应变场。材料的奇异解国会议员> 1具有渐近行为，不允许任何能量流到点形裂纹尖端。这是与许多金属形成对比国会议员< 1形成了裂纹尖端的渐近弹性应力场，简化了分析。

通过引入内聚区来模拟裂纹的萌生和扩展，消除了不方便的奇点。这提供了一个长度尺度，允许能量流来提供诱骗过程和裂纹扩展。使用了Camacho和Ortiz(1996)实现内聚区域的方法。观察到，维持稳态裂纹扩展所需的有限能量释放率随裂纹尖端速度的增加而单调增加。局部最小值的缺失意味着突然的裂纹逮捕，如Freund和Hutchinson(1985)为an国会议员< 1且尖端有点状裂纹，不能发生。对于目前的聚合物，裂纹尖端速度始终是稳定的，并由能量通量唯一给出。突然的裂缝止裂需要一个有限的最小能量，低于这个能量，裂缝就不能扩展。

说到这里，我不禁想到，具有相同韧性的材料，但表现为大的内聚应力和小的裂纹尖端开口，使内聚区域变短，可能像点形裂纹尖端一样，受到粘塑性屏蔽，随着裂纹扩展速率的增加而减少。这使得裂纹加速并跳跃到足以由惯性平衡的速度。这可能意味着裂纹的扩展速度是瑞利波速度的一个相当大的分数。

我不知道有这样的研究。如果有的话，我很想知道。同样有趣的是，如果观察到这一点，或者这一方向的趋势是否已被观察到。也许是他们研究的作者。我认为，对于用于轻型压力容器(例如汽车氢燃料)的纤维增强聚合物结构的设计，裂缝抑制也可能是有意义的。

关于J-积分，给出在积分路径所包围的几何几何中物体在给定方向上的无穷小平移的能量耗散。从技术上讲，这意味着微裂缝在x1方向。如果微裂纹重复出现，会不会是均匀的?通过对许多微裂缝的建模，我认为是这样的。

有人知道或者有什么建议吗?也许这篇论文的作者或任何人都想发表评论。请不要犹豫，就论文、方法、博客或任何相关的东西提出问题或提供其他想法，

每斯塔尔