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层裂破坏现象
层裂(spalling or scabbing)是一种典型的动态破坏现象。层裂现象最早是由B.Hopkinson于1914年在研究钢板承受炸药接触爆炸的爆炸效应时观察到的,因此有时也称之为Hopkinson断裂(Hopkinson fracture)。
Hopkinson在当时的论文中已经明确指出,层裂的主要特征是:
层裂不是发生在炸药一钢板的接触爆炸面(正面),而是发生在自由面(背面)附近;
钢板原先承受的是短历时爆炸压力载荷,而层裂则是在短历时拉伸载荷作用下造成的,这归因于压力脉冲在自由表面反射形成的卸载稀疏波;
层裂片或所谓“痂片”(scab)以高速飞离,表明它先前承受过爆炸压力波而储存了相当大的能量;
原本韧性的钢板在层裂时却表现为脆性,显示结晶状脆性断口。这些至今仍然可看做是层裂与准静载荷破坏之间的区别点,是动态卸载破坏的特点。
图:金属材料的典型层裂照片。
图:厚混凝土板在炸药接触爆炸时于背面发生的层裂。
层裂是与卸载稀疏波的传播和相互作用分不开的,因此其比较严格的定义应是:当两个载稀疏波相互作用,在结构内部产生一个拉伸区时,一旦满足材料动态拉伸破坏准则,则会导致该局部分层断裂。