Crack propagation at supersonic velocities

Curran, Damian; Shockey, D. A.; Winkler, Stephan

doi:10.1007/bf00212658

Cited by 43 publications

(15 citation statements)

References 3 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…However, in recent years, after the exploratory experimental work of Winkler et al [6], some analytical problems of super-Rayleigh dynamic cracks were considered by Curran et al [7], Barenblatt and Goldstein [8], Burl;idge [9], Brock [10], Freund [11] and Burridge et al [12] among others.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

On the stress singularity in steady-state transonic shear crack propagation

Georgiadis¹

1986

Int J Fract

View full text Add to dashboard Cite

The steady-state problem of a semi-infinite shear crack propagating with a velocity greater than the shear-wave velocity was considered. The crack was modeled by a straight cut which extended in its own plane under the action of in-plane shear stresses uniformly distributed over a segment of the crack lips. In this paper we were particularly interested in the stress singularity which was found to be different from that corresponding to the subsonic case. Complex variable methods have been employed exclusively.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

On the stress singularity in steady-state transonic shear crack propagation

Georgiadis¹

1986

Int J Fract

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Энер-гия образования свободной поверхности для KCl равна 1.1 · 10 −5 J/cm 2 [18]. Оценивая сверху энергию, затрачен-ную на раскалывание, примем, что общая площадь рас-трескивания составляет 6 cm 2 (трещины образовались в двух перпендикулярных плоскостях, пересекающихся по каналу, ширина образца около 10 mm, длина 30 mm), получим величину энергии около 6.6 · 10 −5 J. Энергию, введенную в кристалл, можно снизу оценить по объему вещества, переработанного в плазму (в при-ближении однократно заряженных ионов):…”

Section: обсуждение результатовunclassified

“…Взяв наибольший потенциал ионизации (в данном случае для хлора), получаем W ch = 1.34 · 10 −2 J. Таким образом, энергия образования одного элемента про-бойной структуры по крайней мере на два порядка превышает верхнюю оценку энергии, необходимую на создание трещины. Следовательно, для отдельно взятого элемента пробойной структуры энергетические усло-вия из [17,18] выполняются (а также условие малого времени воздействия), что подтверждает гипотезу о том, что трещина распространялась под воздействием удара фронта плазменного сгустка со скоростью по-рядка 50 km/s. Плазменный сгусток поставляет энергию на образование свежей поверхности в область вершины трещины.…”

Section: обсуждение результатовunclassified

“…Плазменный сгусток поставляет энергию на образование свежей поверхности в область вершины трещины. Это согласуется с результатом авторов [17,18], исследовавших лазерный пробой в KCl при сравнимой мощности энерговвода. Также это согласуется с резуль-татами нашей работы [19], где получены скорости по-рядка 20−100 km/s у плазменных сгустков, истекающих из канала пробоя в KCl при выходе его на поверхность образца, а также генерируемых при поверхностном пе-рекрытии монокристаллов KCl в вакууме [20].…”

Section: обсуждение результатовunclassified

See 1 more Smart Citation

Исследование Тонкой Структуры Канала Наносекундного Пробоя В Хлориде Калия

Емлин¹,

Пунанов²

2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

Получена картина тонкой структуры канала пробоя с положительного электрода в монокристалле KCl в режиме многоимпульсного воздействия при напряжении до 140 kV. Определены размеры и форма пробойных структур в зависимости от действующего напряжения. Рассчитаны скорости распространения вершины трещины, формирующей пробойную структуру, а также давление в канале пробоя. Показано, что в определенных условиях структура механических разрушений вблизи канала пробоя сохраняется даже после воздействия нескольких десятков импульсов.Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 11-08-01003). DOI: 10.21883/FTT.2017.08.44755.336 ВведениеФормирование канала пробоя является наименее изу-ченным этапом процесса электрического пробоя твер-дых диэлектриков, однако именно этот этап является наиболее интересным с фундаментальной точки зрения. Изучение возникшей в результате пробоя структуры электрического и механического разрушения может дать информацию об элементарных процессах, идущих в канале пробоя. В работах, в которых есть указания на существование внутренней структуры канала [1-4], речь идет, как правило, о каналах, возникших в результа-те действия микросекундных импульсов. В диапазоне напряжений 100−200 kV скорости развития канала в кристаллах составляют ∼ 10 6 −10 7 cm/s [5], так что за время действия импульса длительностью ∼ 10 −7 −10 −6 s пробивается образец длиной порядка нескольких сан-тиметров, а процессы механических разрушений мас-кируют тонкую структуру канала. Поскольку длитель-ность импульсов напряжения в этих работах была гораздо дольше самого процесса формирования кана-ла, либо соизмерима с ней, в таком режиме трудно было пронаблюдать изменения в канале, которые вы-званы подъемами и спадами напряжения на фронтах импульса.В режиме наносекундных импульсов (∼ 10 −9 −10 −8 s), напротив, за время действия отдельного импульса канал не успевает прорасти на всю длину образца с размерами порядка сантиметра. Для завершения процесса пробоя требуется время, равное времени действия нескольких импульсов. Можно предположить, что в относитель-но толстых образцах кристаллов (более 10 mm) при воздействии ультракоротких импульсов будут возни-кать пробойные структуры, сформированные несколь-кими отдельными импульсами из последовательности. Результатов по исследованию тонкой структуры каналов наносекундного пробоя в литературе практически нет, за исключением нескольких работ [6][7][8].Для наблюдения тонкой структуры канала пробоя хорошим модельным объектом является кристалл KCl, поскольку он всесторонне изучен, имеет простую куби-ческую структуру, легко раскалывается для изготовле-ния образцов требуемых размеров. Ранее получено [9], что при напряжении 140 kV и длительности импульса 8 ns скорость развития канала в KCl для относительно тон-ких (1−3 mm) образцов составляет (3−5) · 10 7 cm/s [9]. Однако, учитывая, что время развития канала растет с увеличением толщины кристалла нелинейно [10], в относительно толстом образце при тех же параметрах начального импульса можно ожидать среднюю скорость развития кан...

show abstract

“…For remotely loaded cracks, energy considerations make it impossible for the crack tip speed to exceed the Rayleigh wave speed of the material (Broberg, 1960;. Thus, the only experimental observations of intersonic or supersonic crack tip speeds, v > c s or v > c,, in a laboratory setting have been on crack growth along weak crystal planes in single crystals of potassium chloride, where the crack faces were loaded by laser induced expanding plasma (Winkler et al, 1970;Curran et al, 1970). Indirect observation of intersonic shear rupture (c, < v < c,) has also been reported for crustal earthquakes (Archuleta, 1982).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Proceedings of a Symposium on the Dynamic Deformation and Failure of Materials (Journal of the Mechanics and Physics of Solids. Volume 46, Number 10)

Ravichandran¹

2000

View full text Add to dashboard Cite

reporting original research on the mechanics of solids. Emphasis is placed on the development of fundamental concepts of mechanics and novel applications of these concepts based on theoretical, experimental or computational approaches, drawing upon the various branches of engineering science and the allied areas within applied mathematics, materials science, structural engineering, applied physics and geophysics. The main purpose of the Journal is to foster scientific understanding of the processes of deformation and mechanical failure of all solid materials, both technological and natural, and the connections between these processes and their underlying physical mechanisms. In this sense, the content of the Journal should reflect the current state of the discipline in analysis, experimental observation and numerical simulation. In the interest of achieving this goal, authors are encouraged to consider the significance of their contributions for the field of mechanics and the implications of their results, in addition to describing the details of their work.© 1998 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.This j ournal and the individual contributions contained in it are protected under copyright by Elsevier Science Ltd, and the following terms and conditions apply to their use: Photocopying Single photocopies of single articles may be made for personal use as allowed by national copyright laws. Permission of the publisher and payment of a fee is required for all other photocopying, including multiple or systematic copying, copying for advertising or promotional purposes, resale, and all forms of document delivery. Special rates are available for educational institutions that wish to make photocopies for non-profit educational classroom use. Derivative works Subscribers may reproduce tables of contents or prepare lists of articles including abstracts for internal circulation within their institutions. Permission of the publisher is required for resale or distribution outside the institution. Permission of the publisher is required for all other derivative works, including compilations and translations.Electronic storage or Usage Permission of the publisher is required to store or use electronically any material contained in this journal, including any article or part of an article. Contact the publisher at the address indicated. Except as outlined above, no part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording or otherwise, without prior written permission of the publisher. Address permissions requests to: Elsevier Rights & Permissions Department, at the mail, fax and e-mail addresses noted above. NoticeNo responsibility is assumed by the publisher for any injury and/or damage to persons or property as a matter of products liability, negligence or otherwise, or from any use or operation of any methods, products, instructions or ideas contained in the material herein. Because of rapid advances in the med...

show abstract

Crack propagation at supersonic velocities

Cited by 43 publications

References 3 publications

On the stress singularity in steady-state transonic shear crack propagation

On the stress singularity in steady-state transonic shear crack propagation

Исследование Тонкой Структуры Канала Наносекундного Пробоя В Хлориде Калия

Proceedings of a Symposium on the Dynamic Deformation and Failure of Materials (Journal of the Mechanics and Physics of Solids. Volume 46, Number 10)

Contact Info

Product

Resources

About