Tensile cracks can shatter classical speed limits

极限抗拉强度 断裂力学 剪切(地质) 断裂(地质) 脆性 波速 机械 材料科学 瑞利波 复合材料 物理 波传播 光学
作者
Meng Wang,Songlin Shi,Jay Fineberg
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:381 (6656): 415-419 被引量:35
标识
DOI:10.1126/science.adg7693
摘要

Brittle materials fail by means of rapid cracks. Classical fracture mechanics describes the motion of tensile cracks that dissipate released elastic energy within a point-like zone at their tips. Within this framework, a "classical" tensile crack cannot exceed the Rayleigh wave speed, [Formula: see text]. Using brittle neo-hookean materials, we experimentally demonstrate the existence of "supershear" tensile cracks that exceed shear wave speeds, [Formula: see text]. Supershear cracks smoothly accelerate beyond [Formula: see text], to speeds that could approach dilatation wave speeds. Supershear dynamics are governed by different principles than those guiding "classical" cracks; this fracture mode is excited at critical (material dependent) applied strains. This nonclassical mode of tensile fracture represents a fundamental shift in our understanding of the fracture process.
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