杜克大学机械工程和材料科学教授JohnDolbow和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校土木与环境工程教授OscarLopez-Pamies合作研究计算断裂力学，以更好地理解和预测材料失效。他们的研究成果发表在《固体力学与物理学杂志》上。
他们研究的核心是希望纠正用于测试脆性材料强度的古老公式，这对建筑、制造甚至医疗应用具有重要意义。几十年前，巴西测试是为了测量脆性材料的断裂点而创建的，但其历史植根于一项不可能完成的任务。
(1913-2001)在十字路口创立了巴西测试。20世纪中叶的里约热内卢，一个社区需要迁移一座位于重要十字路口的教堂。如果他们不知道怎么做，这座巴洛克建筑就必须被拆除。卡内罗负责为这一大规模行动设计解决方案，为了避免教堂遭到破坏，他建议在教堂下方放置混凝土滚轮，以便他们可以通过将教堂滚到新位置来移动教堂。
但首先需要对滚筒进行测试。
在测试混凝土盘的压缩时，卡内罗观察到，随着载荷的增加，盘有从中间分裂成两块的趋势。他很快就明白发生了什么事;尽管圆盘在垂直方向上受到压缩，但它们也在水平方向上受到拉力。
由于与压缩相比，混凝土的拉伸强度相对较弱，因此首先引发了这种破坏模式。卡内罗偶然发现了一种简单的方法来间接测量混凝土等材料(例如岩石)的拉伸强度。由此诞生了“巴西测试”，这是一种脆性材料的标准测试，自Carneiro于1943年首次推出以来一直在使用。
该测试使用两个刚性板来压缩材料盘直至其断裂，并且由于易于制备样本和施加载荷而被广泛采用。
在过去的几十年里，该测试也引起了很多争论。例如，ASTMInternational修改了Carneiro推出的优雅公式，该公式用于从测试中记录的峰值力中提取强度。一些研究人员还建议，除非失效从样本的中间开始，而不是在施加载荷的板附近开始，否则该测试根本无效。
所有这一切都是由于对材料如何失效以及强度与突然出现的裂纹之间的相互作用的误解造成的，至少根据最近旨在纠正卡内罗方法核心公式的研究来看是这样。
洛佩兹-帕米斯说：“我们人类长期以来一直在尝试了解骨折。”“当物体受到足够大的力时，最终它们会破裂，对吗?这对与固体有关的一切都有影响。”
洛佩兹-帕米斯表示，巴西的测试是典型的例子，它说明了人们对骨折的看法：骨折就像永远的感觉。该测试“存在非常严重的误解，研究人员仍然适用，但他们会得到错误的结论，因为它的前提是不正确的。”
Dolbow和Lopez-Pamies指出了对材料强度和裂纹突然出现的传统理解的一个基本问题，强调需要一个准确描述这些现象的理论框架。他们认为，当施加应力并发生断裂时仅关注张力时，就会出现误解，而断裂实际上只是一个标量。
洛佩兹-帕米斯解释说：“如果你能够监测系统中的力或应力，仅凭这一点并不能告诉你裂缝何时出现。”“因此，在巴西测试中，人们对单维度与多维度存在误解。”这种方法的机械功能也对与工程密切合作的领域(如医学)产生影响。
多博以碎石术为例。医生使用这种医疗程序来分解肾结石，并为他们对材料失效的研究方向提供了很多信息。他说这个程序对于理解他们的研究框架很重要，因为骨折是这种情况下的预期结果。
“我们在实验室中使用一种名为BegoStone的特殊材料，因为它的机械性能非常接近肾结石，”他解释道。
在使用巴西测试来尝试测量BegoStone样品的拉伸强度时，他们最终意识到了巴西测试背后的误解。
结果与其他测量结果完全没有意义，因此他们开始质疑测试本身背后的假设。他们很快发现，压缩和拉伸的组合状态实际上很重要，而这一事实几十年来一直被忽视。多尔博说，卡内罗的公式“非常接近，但在某些情况下，误差可能很大”。
他们的研究提出对公式进行简单修改，可以更准确地评估材料特性，从而影响建筑、制造和医疗程序中材料的选择和使用方式。重要的是，修改使得测试有效，无论裂纹是在样本中间还是在施加载荷的板附近开始。
更重要的是，Dolbow和Lopez-Pamies提出了研究人员和从业人员如何测量拉伸强度和预测材料失效的潜在范式转变。这种转变可能为断裂力学理论及其在不同行业的应用的进步铺平道路，但它最终强调了挑战现状的工程实践中需要创新理念。
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