Ny indsigt i de tidlige stadier af krybdeformation

Egenskaberne for mange materialer kan ændre sig permanent, når de skubbes ud over deres grænser. Når et givet materiale udsættes for en kraft, eller 'belastning', som er stærkere end en vis grænse, det kan blive så deformeret, at det ikke vender tilbage til sin oprindelige form, selv efter at lasten er fjernet. Imidlertid, tunge belastninger er ikke strengt nødvendige for at deformere materialer irreversibelt; dette kan også forekomme, hvis de udsættes for lettere belastning over lange perioder, tillader en langsom proces kaldet 'kryb' at finde sted. Fysikere har i nogen tid forstået, at denne adfærd involverer sekvenser af små, pludselige deformationer, men indtil nu, de har manglet en fuld forståelse for, hvordan krybdeformation påvirker materialegenskaber over tid. I ny forskning offentliggjort i The European Physical Journal B , Michael Zaiser og David Castellanos ved universitetet i Erlangen-Nürnberg i Tyskland analyserede de karakteristiske måder, hvorpå materielle strukturer udvikler sig i de tidlige stadier af krybdeformation.

Ved hjælp af computersimuleringer, forskerne viser, at denne udvikling ikke kun ændrer materielle egenskaber; det kan også ændre parametrene for disse egenskaber, hvilket betyder, at chancerne for at bestemte begivenheder indtræffer i materialet vil ændre sig. Deres arbejde giver fysikere vigtig ny indsigt i den langsigtede adfærd for en lang række strukturelle materialer under stress, herunder klipper, porøse materialer og glas. Udover at observere disse ændringer, Zaiser og Castellanos studerede også mønstre i intervaller mellem deformationshændelser. De fandt ud af, at begivenhederne i høj grad er i overensstemmelse med omoriloven, som bruges af seismologer til at beregne tidsintervaller mellem efterskælv efter jordskælv af bestemte størrelser.

Duoen gjorde deres opdagelser ved hjælp af computersimuleringer, der modellerede krybdeformation som en sekvens af diskrete, tilfældigt aktiverede begivenheder. Gennem deres innovative modelleringsmetode, Zaiser og Castellanos har nu samlet vigtig indsigt i, hvordan egenskaberne af materialer, der udsættes for lettere belastninger, vil ændre sig over tid på lang sigt.