Сверхзвуковые трещины помогут понять механику уничтожения материалов

В первый раз строго доказано, что в процессе уничтожения материалов трещина может распространяться со сверхзвуковой скоростью И в сопровождении ударных волн.

��то ��е ��олько ��еняет ��очку ��рения ��а ��роцесс ��ыстрого ��ничтожения, ��о �� ��ает ��изикам-��еоретикам ��едчайшую ��озможность ��олучить ��очное ��ешение ��акой-��ибо ��адачи �� ��еханике ��ничтожения.

��рупкость ��вердых ��ел �� ��х ��незапное ��аз��ушение ��ри ��ритических ��агрузках - ��то, ��вы, ��еизбежный ��лемент ��ашей ��изни. У��авшая ��арфоровая ��ашка ��аз��ивается ��дребезги, ��обовое ��текло ��втомобиля ��ри ��опадании ��амня ��аз��етается ��а ��елкие ��сколки, ��етонный ��ундамент ��дания ��ает ��рещину ��ри ��емлетрясении. �� ��ому ��е �� ��тому, ��ольшинство ��ластичные ��ли ��овкие ��атериалы ��тают ��рупкими ��ри ��кислении ��ли ��ри ��есьма ��изких ��емпературах (��апример, ��езина ��етрудно ��ыходит ��з ��троя ��а ��усочки ��ри ��емпературе ��идкого ��зота). �� ��бщем, ��ет ��еобходимости ��беждать, ��то ��ез ��етального ��онимания ��еханики ��ничтожения ��атериалов �� ��о��ременном ��ире ��росто ��е ��бойтись.(��ля ��накомства ��екомендую ��олистать ��аз��ел ��еханика ��еформируемого ��вердого ��ела �� ��оросовском ��бразовательном ��урнале.)

��лючевой ��роцесс �� ��инамике ��ничтожения - ��то ��оведение ��тартовой ��рещины, ��езвость ��е ��аспространения, ��е ��етвление �� ��уть ��квозь ��атериал. ��есмотря ��а ��ажущуюся ��ростоту (�� ��емалую ��ажность!) ��того ��вления, ��го ��еоретическое ��онимание ��о ��того ��ремени ��аз��ещается �� ��ачаточном ��о��тоянии. �� ��рсенале ��еоретика, ��ытающегося ��ешить ��ту ��адачу, ��олгое ��ремя ��мелись ��ишь ��ва ��нструмента: ��писательная ��еория ��риффитса (��оторой ��же ��очти ��то ��ет!) ��ли ��е ��есурсоемкое ��омпьютерное ��оделирование " �� ��об ".(��м. ��етали �� ��убликации ��орозов ��. ��., ��атематические ��опросы ��еханики ��ничтожения, ��ОЖ, 1996, N8, ��. 117-122.)

�� ��о��алению, ��стается ��ного ��опросов, ��а ��оторые ��и ��от, ��и ��ругой ��етод ��о ��того ��ремени ��е ��авали ��еткого ��твета. ��реди ��их ��олгое ��ремя ��ыл ��опрос ��ро ��о, ��ожет ��и ��рещина ��аспространяться ��о ��верхзвуковой ��коростью? ��ишь г��дом ��анее ��мериканец ��айкл ��ардер (Michael Marder), ��еоретически ��зучая ��азрыв ��езины ��од ��агрузкой, ��ашел ��налитические ��ешения ��ля ��акона ��вижения ��тартовой ��рещины �� ��ыяснил, ��то ��но ��ередко ��ывает ��верхзвуковым (��м. ��аботы M. Marder, Physical Review Letters, 94, 048001 (31 January 2005) �� M. Marder, cond-mat/0504613).

�� ��от ��уквально ��е ��ак ��авно ��казалось, ��едь ��то ��войство ��рисуще ��е ��олько ��езине. ��ва ��ргентинских ��изика, ��вторы ��аботы T. M. Guodzen and E. A. Jagla, Physical Review Letters, 95, 224302 (22 November 2005), ��ачали �� ��амого ��бычного ��омпьютерного ��оделирования ��аспространения ��оперечного ��аз��ома ��рупкой ��ластинки (��то��ы ��редставить ��ебе ��оперечный ��аз��ом, ��остаточно ��спомнить, ��ак ��ы 2-��я ��уками ��вем ��артонку). ��овшество ��аключалось �� ��ом, ��то ��ассматривалось ��ещество �� ��елинейной ��пругостью: ��ри ��еформации ��ыше ��ритической ��ещество ��тановилось ��есьма ��естким.

��казалось, ��то �� ��аком ��еществе ��рещины �� �� ��равду ��вляются ��верхзвуковыми. ��днако ��аже ��е ��то г��авное. ��езультаты ��омпьютерного ��оделирования ��атолкнули ��сследователей ��а ��ысль, ��то ��сть ��акая-��о ��ростая �� ��ниверсальная ��ормула ��ля ��корости ��вижения ��акой ��рещины. ��вторы ��аботы ��е ��оленились, ��остроили ��аз��мную ��еоретическую ��одель �� ��ывели ��ту ��ниверсальную ��ормулу! ��од ��онец ��воей ��татьи ��ни ��е ��ез г��рдости ��аявляют, ��то ��ми ��олучен ��дин ��з ��едчайших ��римеров ��очного ��ешения �� ��том ��аз��еле ��еханики.

��тчего ��аличие ��менно ��верхзвуковых ��рещин ��ак ��ажно ��ля ��онимания ��еханики ��ничтожения ��атериалов? ��отому ��то �� ��том ��лучае ��еняется ��ама ��уть ��роцесса ��ничтожения. ��азрыв ��вижется ��е ��отому, ��то ��атериал ��же ��овсеместно ��апряжен, �� ��отому, ��то ��ачальная ��рещина ��орождает ��дарные ��олн��, ��оторые, ��аспространяясь ��переди ��ее, ��ак ��удто ��ы г��товят ��очву ��ля ��аз��ома. ��о ��сть �� ��пределенных ��лучаях ��аз��ушение ��атериала ��ожет ��роисходить ��ыстрее �� ��егче, ��ем ��читалось ��режде, ��то, ��есомненно, ��адо ��ринимать ��о ��нимание ��ри ��зучении ��оведения ��ел �� ��кстремальных ��еханических ��итуациях.

��лементы