Исследователи раскрыли три различных режима динамического разрыва трения с последствиями для поведения землетрясений

Новое исследование учёных из Калифорнийского технологического института (Caltech) впервые экспериментально визуализировало три основных режима разрыва, которые могут происходить на разломе во время землетрясения. Включая режим «самозаживающего» импульсного разрыва, эти явления были созданы и продемонстрированы в лаборатории Graduate Aeronautical Laboratories (GALCIT) с использованием динамической высокоскоростной фотоупругости и лазерной виброметрии.

Это открытие имеет важное значение для понимания физики землетрясений и может помочь в проверке существующих теоретических и численных моделей в сейсмологии. В перспективе оно способно внести вклад в снижение ущерба от мощных землетрясений. Технология также находит применение в изучении прочности композитных конструкций, например, корпусов высокоскоростных военных кораблей нового поколения.

«Обнаружение этих режимов разрушения при разрыве никогда ранее не было подтверждено напрямую. Мы первые, кто создал в лаборатории условия для генерации и визуализации этих явлений разрыва и скольжения», — говорит Арес Росакис, директор GALCIT. Используя сверхвысокоскоростную оптическую аппаратуру, команда смогла увидеть эти режимы, что дало некоторые контринтуитивные результаты.

В контролируемых условиях исследователи сжимали два листа прозрачного полимерного материала Homalite и запускали в один из них снаряды с разной скоростью. Комбинируя съёмку со скоростью до 2 миллионов кадров в секунду с лазерной виброметрией, они измерили скорость распространения разрыва (более 1.0 км/с), скорость скольжения и точно определили точку разрыва. Были подтверждены три режима: режим скользящей трещины, импульсный режим «самозаживления» и режим импульсного открытия, похожий на морщину.

«В лаборатории мы теперь подтвердили существование и поведение трещиноподобного скольжения, самозаживающего импульсного скольжения и импульсного скольжения с открытием, подобным морщине. Теперь у нас есть способ "увидеть" это поведение», — отметил соавтор исследования Гурусуами Равичандан. Результаты работы публикуются в выпуске журнала Science от 22 сентября в статье под названием «Self-Healing Pulse-Like Shear Ruptures in the Laboratory».