The energy release rate of a pressurized crack in soft elastic materials: effects of surface tension and large deformation
Notice bibliographique
Résumé
In this paper we present a theoretical study on how surface tension affects fracture of soft solids. In classical fracture theory, the resistance to fracture is partly attributed to the energy required to create new surfaces. Thus, the energy released to the crack tip must overcome the surface energy in order to propagate a crack. In soft materials, however, surface tension can cause significant deformation and can reduce the energy release rate for crack propagation by resisting the stretch of crack surfaces. We quantify this effect by studying the inflation of a penny-shaped crack in an infinite elastic body with applied pressure. To avoid numerical difficulty caused by singular fields near the crack tip, we derived an expression for the energy release rate which depends on the applied pressure, the surface tension, the inflated crack volume and the deformed crack area. This expression is evaluated using a newly developed finite element method with surface tension elements. Our calculation shows that, when the elasto-capillary number ω ≡ σ/Ea is sufficiently large, where σ is the isotropic surface tension, E is the small strain Young's modulus and a is the initial crack radius, both the energy release rate and the crack opening displacement of an incompressible neo-Hookean solid are significantly reduced by surface tension. For a sufficiently high elasto-capillary number, the energy release rate can be negative for applied pressure less than a critical amount, suggesting that surface tension can cause crack healing in soft elastic materials.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».