La hiperelasticidad rige la fractura dinámica en una escala de longitud crítica

Área de la Ciencia:

• Mecánica de los Sólidos Mecánica de los Sólidos
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Física computacional es la física computacional.

Sus antecedentes:

• La elasticidad del material a menudo cambia con la deformación.
• La elasticidad lineal asume un módulo elástico constante, adecuado sólo para deformaciones infinitesimales.
• Las teorías de fractura existentes a menudo se basan en la elasticidad lineal, a pesar de las grandes deformaciones en las puntas de las grietas.

Objetivo del estudio:

• Investigar el papel de la elasticidad de gran tensión (hiperelasticidad) en la dinámica de las fracturas.
• Determinar si la elasticidad lineal es suficiente para modelar los fenómenos de fractura.
• Introducir y analizar una escala de longitud característica para el flujo de energía en las puntas de las grietas.

Principales métodos:

• Simulaciones atomistas a gran escala.
• Análisis del comportamiento elástico en grandes cepas.
• Caracterización del flujo de energía cerca de las puntas de las grietas.

Principales resultados:

• La hiperelasticidad influye significativamente en la dinámica de las fracturas.
• La teoría de la elasticidad lineal es insuficiente para explicar completamente la fractura.
• Se identificó una escala de longitud de energía característica.
• La velocidad de onda local hiperelástica rige la velocidad de grieta cuando la zona hiperelástica se acerca a esta escala.

Conclusiones:

• La hiperelasticidad es crucial para comprender la mecánica de las fracturas.
• Se necesitan modelos avanzados que incorporen efectos de gran tensión para una predicción precisa de la fractura.
• La escala de longitud y la velocidad de onda identificadas proporcionan nuevos conocimientos sobre la propagación de las grietas.