یک تحقیق نظری در مورد انتشار تَرَک‌ها توضیحی برای دافعه بین برخی جفت ترک‌ها در مسیرهای برخوردی ارائه می‌کند.

هنگامی که دو ترک در ماده‌ای مثل سیمان یا فلز گسترش می‌یابند، تمایل دارند مسیرهایی را بروند که به یکدیگر نزدیکترشان کند. اما برخی ترک‌ها در فاصله کوتاهی قبل از بازگشت به حالت پخش جذبی، از خود دافعه نشان می‌دهند. نتیجه نهایی طرح ترکی قلاب-مانند است. لوئیس وانل Loïc Vanel و همکارانش در دانشگاه کلود برنارد لیون 1 فرانسه، این رفتار را با محاسبه‌ی جهت‌های انتشار برای حالت‌های مختلف ترک بررسی کرده‌اند. آن‌ها نشان دادند که دافعه وقتی اتفاق می‌افتد که ترک‌های نسبتاً بلند به طور سر به سر یا تقریباً سر به سر به یکدیگر نزدیک شوند. این مدل می‌تواند در ابزارهایی مانند حسگرهای مکانیکیِ لایه‌نازکِ فلزی و الکترونیک قابل کشش، که به چگونگی اتصال ترک‌ها به یکدیگر حساس هستند، مفید باشد.

ترک هنگامی به وجود می‌آید که ماده تحت فشار باشد. نظریه‌ی مکانیک شکست اغلب می‌تواند جهت انتشار ترک‌ها را بر اساس کمینه‌ شدن فشار پیش‌بینی کند. اما تحقیقات نظری قبلی در توضیح رفتار دو ترکی که در مسیرهای موازی به یکدیگر نزدیک شوند با مشکل مواجه بودند: این مدل‌ها به نظر فقط برهمکنش جاذبه‌ای ترک‌ها را پیش‌بینی می‌کرد در حالیکه مشاهدات نشان می‌داد که امکان دافعه هم وجود دارد.

پژوهشگران دوباره مسئله ترک‌های موازی را با استفاده از تحلیل اِلِمان محدود بررسی کردند. در این روش ماده به بخش‌های کوچکتری تقسیم شده و نیروهای وارد بر هر قسمت تعیین می‌شود. آن‌ها با محاسبه‌ی جهت انتشار ترک‌ها دریافتند که در پارامتر فضای کوچکی که فاصله ترک‌ها کمتر از 10% طول ترک شود دافعه می‌تواند اتفاق بیفتد. ظاهراً چنین نتایجی سازه‌های زمین‌شناسی را که درآن‌ها کرانه‌های 100 کیلومتری یکدیگر را در ابعاد چند کیلومتر دفع می‌کنند توضیح می‌دهد.

این تحقیق در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.

منبع

Why Some Cracks Repel