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关于断裂的讨论论文#25 -断裂过程区的作用
本博客的主题是软聚合物的断裂力学研究。它写得很好，技术上很详细，这使得阅读是一个很好的投资。论文是:
正如题目所说，它是关于一组聚合物的断裂力学性能。基本思想是确定启动裂纹扩展所需的能量释放率。为了区分产生裂纹所需的能量和在周围连续介质中耗散的能量，将前者定义为已超过其最大承载能力的不稳定材料，而将其定义为稳定弹塑性连续介质。产生裂纹表面所需的能量应该与屈服的规模无关。
作者称其为骨折的基本工作，我相信这是由Mai和Cotterell创造的。如果不相同，那么这非常接近Barenblatt提出的断裂过程区域的能量耗散，并被许多人使用。当然，材料的不稳定性也可能是由于在工艺区域外的一种或另一种不规则处的空洞或裂纹成核。有多少应该作为基本工作包括在内，可以讨论。我想这取决于它是否是骨折的必要条件。事实上，它既可以支撑也可以阻碍骨折，但这并不意味着它就不那么复杂了。本文成功地利用有限元模型计算了断裂过程区相对于局部不稳定能量释放的整体能量释放率，并将断裂过程区建模为粘聚区。
引起我兴趣的是提出的两参数内聚区模型及其期望的自主性。对于一个参数，过程区域中发生的任何事情都由K、J、g等决定。单参数自治有其局限性，但更多的参数可以增加更多的细节，扩展自治和适用性。对于所提出的黏结区，最重要的参数是断裂功。第二个参数是临界应力，它标志着断裂过程的开始。在模型中，临界应力出现在黏聚带的尖端。采用过程区域模型，通过对周围弹塑性连续体的数值计算，考虑了不同程度的塑性变形的影响。
断裂功与临界应力和黏结带表面临界分离的乘积成正比。内聚区的重要性在于它提供了一个长度尺度。如果没有它，过程区域将由一个点表示，即裂纹尖端，其结果是裂纹扩展过程中的弹性塑性材料消耗了所有释放的能量。没有任何东西可以进入裂纹尖端。
静止裂纹被裂纹尖端场包围，裂纹尖端场向断裂过程区域释放能量，这些区域可能很小，甚至是一个奇点。如果裂纹在稳定状态下扩展，很少有裂缝通过一个小的断裂过程区，而到一个奇异点，什么也没有。传统的黏结应力越大，黏结区越短，可用能量就越少。本文讨论了临界应力的变化。然而，目前的两参数模型更多的是一个参数同上，其中选择的凝聚力应力只是足够合理。
怎样才能确定最合适的临界内聚应力?在目前的裂纹长度和裂纹扩展起始范围内，什么都不需要。所得到的恒定能量释放率与实验结果吻合较好。此外，很难找到任何好的理由来解释为什么这个优秀的结果不适用于更大的裂缝。与此相反，小裂纹、极小裂纹或根本没有裂纹应使裂纹在接近临界内聚应力的远应力下萌生和扩展。作为裂纹消失的极限结果，这两个应力应该是相同的。我不确定目前的聚合物，但在许多金属中，不断增长的塑料尾流需要显著增加远程负载。通常是几倍而不是百分比。因此，让裂纹扩展至少是塑性区的线性范围的几倍，将增加可能用于优化两种内聚参数的要求。
我真的很喜欢读这篇有趣的论文。我理解这篇文章是关于裂纹扩展的起裂，这篇文章很好，但是考虑到自由临界内聚应力，我想知道这个模型是否可以扩展到包括非常小的裂纹，或者从裂纹扩展起裂到近似稳态的行为。如果有人愿意讨论或提供评论或想法，关于论文，方法，自主权或任何相关的东西，这将是有趣的。也许是作者自己。
每斯塔尔
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评论
浅谈骨折论文#25 -作用…
非常感谢您对我们的论文感兴趣，并阅读得如此透彻。我认为这是一个有趣的讨论和反思。例如，虽然黏结区有两个独立的参数，即破裂能和最大应力，但这并没有使模型真正变成K-T或J-Q模型意义上的双参数模型。这些其他模型比双参数内聚区模型能够解释更多的周围力学状态。
我认为，确定内聚应力是一个棘手的问题。在我看来，对于延性材料，这个实体缺乏明确的物理解释，因此倾向于扮演拟合参数的角色。你提出的另一个问题是，目前的参数集是否足以预测相当长的裂纹或短裂纹甚至消失裂纹的行为。虽然我们还没有调查模型对这些情况的预测能力，但我认为预测还远远不够完美。一个原因是，正如你提到的，内聚区被认为是自治的，独立于周围发生的事情。
我们实际上也进行了裂缝生长的实验(尚未发表)。这些结果还没有得到充分的评价，但初步结果表明，例如，使用目前的方法来预测长裂纹扩展的行为是困难的。此外，很明显，在裂纹扩展过程中，断裂过程的速率依赖关系对于准确捕获非常重要。
最后，还必须提出一个问题，即黏聚区概念是否真的是模拟这种具有大量延性的裂纹扩展的最好方法?在研究中，我们对断裂表面做了一些初步的调查，但我想说的是，还需要进一步研究实际的断裂过程。这些研究可能表明，例如，连续损伤模型是模拟这些材料断裂的更好方法。