界面断裂

这些笔记属于断裂力学课程

物体是由两种材料结合在一个界面上组成的。在界面上有一条裂缝。身体受到载荷，导致裂缝的两个面相对打开和滑动。当载荷达到临界水平时，裂缝要么沿着界面延伸，要么扭出界面。

两种材料界面上的裂纹类似于均匀材料中的混合模式裂纹。然而，有一个显著的区别。当均匀材料中的混合模式裂纹达到临界条件时，裂纹会扭出其平面。相反，当两种材料之间的界面上的裂纹达到临界条件时，只要界面比任何一种材料都足够弱，裂纹就可以沿着界面延伸。

对于在界面上延伸的裂纹，能量释放率仍然定义为伴随裂纹推进的物体势能单位面积的减少量。能量释放率表征了负载的振幅。裂纹扩展的临界条件还取决于荷载的模式。为了表征载荷的模式，我们需要裂纹尖端周围的场。

Williams(1959)发现界面上裂纹尖端周围的奇异场不是平方根奇异，而是一种新的形式。威廉姆斯场做出了令人费解的预测:当裂缝尖端靠近时，应力振荡，裂缝面相互渗透。相互渗透显然是一个错误的预测。威廉姆斯油田有用吗?

在20世纪80年代后期，涉及薄膜和复合材料的应用促使Evans, Hutchinson, Rice等人发展了界面断裂力学。正如Rice(1988)所指出的那样，只要Williams场只在裂缝尖端周围的一个小区域出错，就会出现一个环空，在这个环空内Williams场正确地预测了该场。这种情况类似于在小尺度屈服条件下使用平方根奇异场。目前，以Williams油田为基础的界面断裂力学已经在工业中得到了常规应用。