ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость долговечности от растягивающего напряжения (при постоянной температуре испытания) из "Кинетическая природа прочности твердых тел" Как уже отмечалось, сам факт изменения прочности различных материалов от времени действия нагрузки был известен давно. О временной зависимости прочности свидетельствовали также многочисленные исследования зависимости предела прочности от скорости испытания. [c.47] Однако систематическое изучение воздействия временного фактора как основы для понимания механизма разрушения началось сравнительно недавно. В первой публикации этого направления [68] были отмечены основные особенности зависимости механической долговечности от растягивающего напряжения при постоянной температуре испытания. [c.47] В этой работе изучение временной зависимости прочности проводилось в условиях одноосного растяжения. На опыте измерялась долговечность образца, т. е. время от момента приложения нагрузки до разрыва образца, при комнатной температуре и при разной величине нормальных напряжений. [c.47] Результаты одной из серий опытов приведены в табл. 1. Эти данные относятся к трем материалам с весьма различными механическими свойствами фосфористой бронзе, целлулоиду и синтетической резине. [c.47] Как видно, долговечность этих материалов резко зависит от величины разрывного напряжения. С уменьшением напряжения а долговечность т сильно возрастает. Опыт показывает, что относительное возрастание долговечности при одинаковом изменении напряжения для разных материалов различно. Из трех материалов, данные испытаний которытс представлены в табл. 1, наибольшее изменение долговечности при изменении напряжения на 1 кГ ммР- наблюдается для образцов целлулоида, а наименьшее— для резины. [c.47] Все перечисленные материалы обнаружили временную зависимость прочности. Результаты, полученные в [68], в совокупности с известными к тому времени результатами других исследователей [27—38, 43, 45—48], без сомнения, указывали на существование временной зависимости прочности у достаточно широкого круга твердых тел с различным строением и физикохимическими свойствами. Эти данные, если и не позволяли еще считать окончательно доказанным, что воздействие временного фактора является непременным условием разрыва любого тела, все же делали такое допущение достаточно вероятным. [c.48] Эти экспериментальные данные позволяют говорить не только качественно о существовании временной зависимости прочности для любых твердых тел, но и указывают на закономерную количественную связь долговечности т образца под нагрузкой с величиной действующего напряжения а. [c.49] Уже и в работе [68], где разрывное напряжение варьировалось в достаточно широких пределах, так что долговечность материалов изменялась на 5—6 порядков от нескольких секунд до 10 ч-15 суток, было показано, что для изученных материалов связь между долговечностью и разрывным напряжением может быть описана экспоненциальной зависимостью. [c.49] В этом выражении А и а —постоянные коэффициенты, определяющие зависимость долговечности от напряжения при постоянной температуре испытания. [c.49] В работах, предшествовавших работе [68], где изучалась зависимость т = /(а), имеются указания об экспоненциальной, степенной и других видах этой связи. [c.51] Вопрос об ИСТИННОЙ зависимости т от о важен, так как он в значительной мере определяет ту или иную интерпретацию данных по долговечности, преследующую цель вскрытия природы процесса разрушения тел. [c.52] долговечности одинаковых образцов, испытываемых при одном и том же напряжении при идентичных условиях, могут различаться до 100 раз. При таком разбросе, который связан и с ошибками опыта, и с неоднородностью твердых тел, определение истинной величины констант Лиан выражении (1) создает известные трудности. [c.52] Были проведены специальные опыты на одинаковых образцах (по 100 штук в серии), которые испытывали на долговечность при максимально тщательном поддержании постоянства условий эксперимента (тщательное изготовление образцов, поддержание постоянного напряжения а и температуры Т). Опыты проводились на образцах из алюминия, нитроцеллюлозы и на капроновых волокнах [36, 68, 116]. К настоящему времени подобные опыты проведены еще на ряде материалов [97, 182, 771, 553]. По измеренным значениям долговечностей для каждой серии строились кривые распределения образцов по долговечности (рис. 17). [c.52] Как видно из рис. 17, кривые распределения по 1 т имеют симметричную форму относительно среднего значения, близкую к гауссовой. Это указывает на случайный характер распределения логарифма долговечности вокруг наивероятнейшего значения. Причиной этого следует считать, очевидно, случайную вариацию условий разрущения в различных образцах за счет изменения от образца к образцу а и Г, а также различия однородности и дефектности строения твердых тел. [c.53] Следует отметить, что при такой обработке используется предположение о линейной зависимости Igt от а. [c.54] При определенном навыке график lgx = f(a) можно построить по экспериментальным точкам и не пользуясь методом наименьших квадратов, а просто на глаз , оставляя по сторонам прямой примерно одинаковое число равноотстоящих точек. Доверительный интервал для крайних значений А и а в этом случае можно определять, проводя граничные отрезки D и NM (см. обозначения на рис. 18,6) так, чтобы почти все экспериментальные точки оказались внутри доверительного интервала. Следует помнить, однако, что такой метод оценки может приводить к завышению ошибок величин параметров Л и а. [c.54] Многочисленные опыты с применением корректных методов статистической обработки показали, как уже отмечалось (см. рис. 16), что для широкого круга материалов в широком диапазоне напряжений соблюдается закономерность (1), т. е. линейная зависимость IgT от а при постоянной температуре испытаний. [c.54] Физические причины таких загибов будут рассмотрены ниже (см. гл. VI). [c.55] Отклонения от закономерности (1) можно ожидать и в области больших напряжений, вследствие ограниченности скорости распространения упругих волн в твердых телах. Очевидно, должен появиться излом на графиках IgT(o) в области высоких напряжений (см. схему на рис. 20). В последнее время опытами при ударных нагрузках удалось продвинуться в эту трудную для экспериментального изучения область [230]. Переход к пологой зависимости lgT(0), действительно, обнаружился. [c.55] Если же не касаться области очень малых и очень больших напряжений, то в достаточно широком диапазоне напряжений зависимость Igt—о остается линейной, что и используется ниже для анализа физической природы разрушения. [c.55] Вернуться к основной статье