動的破壊における非線形挙動の実験的解明

动态断裂非线性行为的实验阐明

• 批准号: 07832002
• 负责人: 佐野 雅己
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07832002/
• 关键词: 破壊; 非線形動力学; ホップ分岐; 準静的破壊

通常、破壊は不安定で亀裂の進行は予測不可能な現象と思われている。本研究では、サンプルに熱歪を加え、二つの熱浴のギャップ間を移動させることにより亀裂の進展速度と不安定性を制御可能な実検系を開発した。この系は、亀裂の進行速度が音速に比べて極めて遅い準静的破壊に分類される。この実験により、亀裂進展なし、直線亀裂、振動亀裂、カオス的不規則亀裂、分岐亀裂などの異なったパターンが、パラメータを変えることにより転移現象として観測されることを初めて示した。振動の開始は、非線形力学系のHopf分岐として理解されることを明らかにした。また、振動の波長が何によって決まるかを明らかにした。高速破壊に関しては、バネモデルを用いて、衝撃破壊の数値シミュレーションを行ない、破片サイズのべき乗分布則を再現した。また、有限サイズスケーリングの理論を展開し、物体の次元をd、衝撃波の進行波面の次元をDとすると、べき乗指数β=2-(D/d)という一般的関係が成立することを示した。

断裂通常被认为是一种不稳定的现象，裂纹进展是无法预测的。在这项研究中，我们开发了一个真实的测试系统，该系统可以通过在样品中施加热应变并移动两个热浴之间的间隙来控制裂纹生长和不稳定性的速率。该系统被归类为准静态断裂，与声速相比，裂纹的进展非常缓慢。该实验首次表明，可以通过更改参数来观察到不同的模式，例如无裂纹生长，线性裂纹，振动裂纹，混乱的裂纹和分支裂纹。据揭示，振动的开始被理解为非线性机械系统的HOPF分支。它还揭示了什么决定振动的波长。关于快速断裂，使用弹簧模型对冲击裂缝进行了数值模拟，以重现碎片大小的功率分布定律。我们还开发了有限尺寸缩放的理论，表明如果对象的维度为d，并且冲击波的波动前端的尺寸为d，则指数指数β= 2-（d/d）的一般关系。

项目成果

T.Takeshita: "Thermal Turbulence in Mercury" Phys.Rev.Lett.76. 1465-1468 (1996)

T.Takeshita：“水星中的热湍流”Phys.Rev.Lett.76。

T.Kawagishi: "Points,Walls,and Loops in Resonant Oscillatory Media" Phys.Rev.Lett.75. 3768-3771 (1995)

T.Kawagishi：“共振介质中的点、壁和环”Phys.Rev.Lett.75。

H.Honjo: "Entropy Spectrum of Self-Similar Patterns" Prog.Theor.Phys.94. 737-744 (1995)

H.Honjo：“自相似模式的熵谱”Prog.Theor.Phys.94。

佐野雅己: "破壊の非線形ダイナミクスから統計物理へ" 応用物理. 64. 793-797 (1995)

佐野正美：“从断裂的非线性动力学到统计物理学”应用物理学 64. 793-797 (1995)。