模拟首次精确预测材料断裂方式

让材料工程摆脱“难以置信”

如何预测真实材料断裂的困惑,终于被一种描述材料在压力下精确断裂的新数学模型所克服。

该模拟可以预测包括玻璃、聚合物、混凝土、陶瓷、金属和岩石在内的材料的裂缝模式。它复制了从开始到结束的断裂过程的所有阶段,范围从微观尺度到导致地震的巨大地质断层。

这种建模发现,材料可以以三种不同的方式断裂:从上到下、像切割一样水平断裂,或者像电缆同时被拉扯和扭曲时的撕裂。聚合物材料像岩石一样开裂,玻璃则沿着与地球地质断层相同的裂缝线破裂。

科学家们之前在模拟 2D 物体(如纸张)如何撕裂或破损方面就遇到了困难。据西班牙加泰罗尼亚理工大学 (UPC)-巴塞罗那科技大学的物理学家 Antonio Pons 称,这篇发表在 3 月第一期《自然》杂志上的新模型可以帮助解决“具有技术意义的自然问题”。

这可能会让我们更好地理解增强地热发电引起的地震应力如何引发地震,或者了解骨质疏松症患者骨折的脆弱程度。我们还可以考虑一些利用这种先进失效分析的新型陶瓷和其他材料。

[通过 ScienceDaily]

 

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