Antiriss- und Lawinenauslösung

Abstrakt

Anti-Riss ist eine Form des Böschungsversagens, die durch die Entstehung und Ausbreitung von Scherkräften gekennzeichnet ist, Mixed-Mode-Brüche, die die Schwachschicht großflächig delaminieren. Die daraus resultierende nichtlineare Kollapswelle kann zu Lawinengefahr und -auslösung führen. In diesem Artikel berechnen wir den Spannungsstörungszustand, der durch eine einfache Messung erzeugt wird, Modell Anti-Riss. Wir zeigen, dass es eine Scherwelle mit einer Amplitude erzeugt, die von der Stärke der schwachen Schicht abhängt und im Sinne eines Griffith-Spannungskonzentrators interpretiert werden kann. Diese Spannungskonzentration führt zu stufenweisen Brüchen, ähnlich denen, die im Feld beobachtet wurden. Wir zeigen, dass diese gestaffelten Brüche zur großräumigen Verformung der Einsturzwelle und dem daraus resultierenden Anstieg der kinetischen Energie der Lawine beitragen.

In models in which brittle fracture is assumed, a crack is characterised by a single size parameter, the radius or half-length of the crack, and a unique characteristic mechanical energy, called the crack energy V(R). In addition to the stress applied to the crack, this energy is also dependent on cohesion, geometry, applied strain and any material defects (z.B. pores).

In a continuum description of the stress field in the weak layer the mechanical energy of an Anti-Riss can be divided into a contribution proportional to t2 and a portion that is proportional to s2. We use a two-dimensional BEM code to calculate the state of stress induced by a model Anti-Riss CB, and compare it with the normal stresses obtained with the Eshelby approach. Near the Anti-Riss tip the Anti-Riss solution is very close to the Eshelby solution, aber für jede Distanz über diesen Punkt hinaus sinkt die Nichtübereinstimmung auf weniger als 1%.

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