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Il ruolo del disordine nella frattura

maggio 2013

Alcuni materiali come i vetri si rompono in maniera improvvisa. Materiali più complessi come le ossa o le conchiglie sviluppano piccole regioni danneggiate (micro-cricche) prima di rompersi. Queste micro-cricche possiedono una distribuzione larga e invariante di scala che ricorda i terremoti o il rumore crepitante. Questo però non è dovuto ad una transizione di fase perché quando la taglia del sistema aumenta la resistenza alla frattura va a zero. "I piccoli sono più forti" in questo caso si traduce in "i grandi sono deboli". In un sistema molto grande basta un evento raro focus_zapperi_maggio2013_gifcostituito da una cricca particolarmente grande per fratturare il campione a carichi arbitrariamente bassi. I ricercatori dello IENI, in collaborazione con l'Università di Cornell, hanno mostrato che gli eventi precursori della frattura sono dovuti ad un "fenomeno critico a dimensione finita". A piccola scala, tutti i materiali sono sensibili al disordine, ma a grande scala si comportano tutti come il vetro. I ricercatori hanno mostrato che il transiente tra questi due regimi può essere descritto da funzioni di scala universali. Si è quindi finalmente compreso perché le ossa, le conchiglie e i moderni materiali compositi sono resistenti: perché il danneggiamento è distribuito su tutto il campione.


Riferimenti:
Ashivni Shekhawat, Stefano Zapperi, and James P. Sethna
From Damage Percolation to Crack Nucleation Through Finite Size Criticality
Phys. Rev. Lett. 110, 185505 (2013)

Vedi anche "the Viewpoint" di Elisabeth Bouchaud

stefano.zapperi@ieni.cnr.it


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