Tengo la sensación de que este es un problema bastante complicado en detalle, ya que sé que se ha realizado una gran cantidad de investigación sobre el comportamiento de los materiales bajo estrés, y creo que la forma en que los materiales se fracturan/agrietan es una herramienta de diagnóstico útil.
Como punto de partida, las ondas viajan a la velocidad del sonido en un material, es decir, son ondas mecánicas. ¿Las grietas también se propagan a la velocidad del sonido?
Otra pregunta relacionada es, ¿ las grietas en un sólido se mueven a una velocidad constante? Obviamente es posible que se forme una fisura y deje de propagarse, por lo que esto podría implicar una disipación de cierta amplitud vibratoria hasta que la energía esté por debajo del punto de poder romper enlaces/fragmentar átomos (láminas para algunos sólidos). También podría implicar que la grieta no se comporta como una onda y se propaga a una velocidad no constante. ¿Lo cual está bien?
Por último, ¿ todos los sólidos siguen las mismas reglas para la velocidad a la que se fracturan? Estoy pensando en el vidrio, que probablemente no sea un buen lugar para comenzar con esta pregunta porque es un sólido amorfo (algunas personas dicen que es un líquido increíblemente viscoso, pero esto parece semántico). Obviamente, algunos vidrios se romperán en pedazos grandes y otros se fracturarán como una telaraña. ¿Son estos procesos fundamentalmente iguales pero con diferentes detalles microscópicos? ¿Y cómo se relaciona la fractura del vidrio con algo más simple como la ruptura de un solo átomo sólido? No he visto que esto suceda, pero seguramente es posible.
Obviamente, había bastantes preguntas allí, pero solo tenían la intención de dar una idea general de los tipos de preguntas que sería bueno haber respondido. Tal vez la pregunta sea bastante simple y una respuesta sea suficiente, o tal vez sea complicada y haya varias buenas respuestas.
La mecánica de fracturas es un campo complejo en el que hay pocas o ninguna ecuación característica que se pueda derivar de los primeros principios. Aquí hay algunas observaciones:
el caso más simple es el de materiales perfectamente frágiles sometidos a tensión, en los que la propagación de la fisura se produce a la velocidad del sonido en el material y se autopropaga cuando el campo de energía de deformación almacenada que rodea la punta de la fisura contiene suficiente energía para proporcionar la energía de formación necesaria. de las superficies libres resultantes a medida que la punta de la grieta avanza a través del material.
Sin embargo, las cosas se complican terriblemente cuando el material posee ductilidad o viscoelasticidad o es anisotrópico o está compuesto por una mezcla de fases o microestructuras o está a temperatura elevada o temperatura muy baja. necesitaría consultar un texto de ciencia de los materiales que trate sobre la mecánica de fracturas para obtener orientación en cualquiera de estos casos "interesantes".
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