Fractura supersònica

Les fractures supersòniques són fractures a on la velocitat de propagació de la fractura és més alta que la velocitat del sò en el material. Este fenomen va ser descobert per primera volta per científics de l'Institut Max Planck per a l'Investigació de Metals en Stuttgart (Markus J. Buehler i Huajian Gao) i el Centre d'Investigació IBM Almaden en Sant Josep, Califòrnia (Farid F. Abraham).

Els problemes de fractura intersónica i supersònica es convertixen en la frontera de la mecànica de fractura dinàmica. El treball de Burridge va iniciar l'exploració del creiximent de clavills intersónicas (quan la velocitat de la punta del clavill V es troba entre la cizalladura en la velocitat d'ona C^8 i la velocitat d'ona llongitudinal C^1.

La fractura supersònica va ser un fenomen totalment inexplicable per les teories clàssiques de la fractura. Les simulacions de dinàmica molecular realisades pel grup entorn a Abraham i Gao han demostrat l'existència de clavills en modo intersónico I i en modo supersònic II. Açò va motivar un anàlisis mecànic continu de clavills supersònics en modo III per Yang. El progrés recent en la comprensió teòrica de la hiperelasticidad en fractures dinàmiques ha demostrat que la propagació de clavills supersònics solament pot entendre's introduint una nova escala de llongitut, cridada χ; que governa el procés de transport d'energia prop d'una punta de crack. La dinàmica del clavill està completament dominada per les propietats del material dins d'una zona que rodeja la punta del clavill en un tamany característic igual a χ. Quan el material dins d'esta zona característica s'endurix per les propietats hiperelásticas, els clavills es propaguen més ràpit que la velocitat de l'ona llongitudinal. El grup d'investigació de Gao ha utilisat este concepte per a simular el problema de Broberg de propagació de clavills dins d'una tira rígida incrustada en una matriu elàstica suau. Estes simulacions varen confirmar l'existència d'una llongitut característica d'energia. Este estudi també va tindre implicacions per a la propagació dinàmica de clavills en materials composts. Si el tamany característic de la microestructura composta és major que la llongitut característica d'energia, χ; els models que homogeneizan els materials en un continu efectiu estarien en un error significatiu. El desafiu sorgix de dissenyar experiments i simulacions interpretatives per a verificar la llongitut característica de l'energia. Es deu buscar la confirmació del concepte en la comparació d'experiments sobre clavills supersònics i les prediccions de les simulacions i anàlisis. Si ben molta emoció se centra en raó en l'activitat relativament nova relacionada en el agrietamiento intersónico, queda per incorporar una possibilitat antiga pero interessant en el treball modern: per a un interfaç entre materials elásticamente diferents, la propagació de clavills que és subsónica pero excedix la velocitat d'ona de Rayleigh ha segut previst per a a lo manco algunes combinacions de les propietats elàstiques dels dos materials.