Как образуются трещины

Физики с помощью компьютерного моделирования выяснили, как формируются и распространяются трещины.

Результаты исследования, в котором были рассмотрены трещины, возникающие в широком диапазоне материалов, от стали и стекла до наноструктур и человеческих костей, опубликованы в издании Nature.

В течение долгого времени ученые пытались понять, как формируются трещины в различных материалах.

«Сегодня мы понимаем, что трещины быстрее распространяются в напряженных, испытывающих нагрузку материалах», сообщил профессор физики Алан Карма из Северозападного университета. «Это знание позволяет нам разрабатывать новые материалы для самых разных целей, которые лучше противостоят разрушению».

В ходе исследования Карма и коллеги проанализировали два вида напряжения — сдвиг и растяжение. Сдвиг происходит естественным путем, когда материал искривляется, а растяжение происходит, когда материал вытягивается. Комбинация двух видов напряжения вызывает трещины. До сих пор механизм формирования напряжения оставался необъясненным.

Компьютерное моделирование помогло понять, что в указанных условиях трещина принимает форму спирали. Карма с коллегами разработали теоретическое уравнение, чтобы предсказать, как спираль будет вращаться, расширяться и размножаться в различных материалах.

«Теперь, когда у нас есть ответ на фундаментальный вопрос, мы можем разработать новые материалы, которые смогут противостоять напряжению и образованию трещин», заключили ученые.

08.03.2010