ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Развитие представлений о дефектах и трещинах в твердых телах из "Прочность и разрушение высокоэластических материалов" Френкель Эллиот , Баренблатт и др. рассмотрели условия, при которых трещина Гриффита будет расти или смыкаться. На рис. 6 изображены построенные по уравнению (Г 7) кривые зависимости энергии образца от длины трещины при двух напряжениях 01 (кривая 1) и 32 а 1 (кривая 2). Условие разрушения, по Гриффиту, удовлетворяет равенству д Х /дс=0, т. е. [c.18] Однако в работах Гриффита предполагалось, что при напряжениях а а длина трещины остается без изменения. В действительности трещина в идеально хрупком теле должна при этих условиях полностью смыкаться, на что впервые обратил внимание Эллиот II что особенно подчеркнул Френкель. [c.19] Следует иметь в виду, что Гриффит рассматривал задачу при температуре абсолютного нуля (подробнее см. литературу1 ), а говорить о смыкании трещины имеет смысл только при температурах выше абсолютного нуля, если учесть молекулярный механизм роста и смыкания трещии и роль теплового движения в этом механизме при а а (см. 11 настоящей главы). [c.19] Смекал развил более общее представление о дефектах как о местах, где под действием напряжения возможно возникновение микротрещин (начальную микротрещину Гриффита правильнее назвать дефектом). Растущая на базе дефекта трещина отличается от самого этого дефекта. При снятии напряжения, согласно представлениям Ребиндера, трещина может сомкнуться вплоть до дефекта, из которого она образовалась . Отсюда следует неправомерность критики теории Гриффита в работах Френкеля и Эллиота 2 . [c.19] Для понимания природы прочности твердых тел важно знать, что представляют собой начальные дефекты в исходном ненапряженном материале. Это могут быть либо микроскопические трещины, возникающие (особенно на поверхности—наиболее уязвимом месте образца) в результате тепловых, механических и других воздействий, либо дефекты и несовершенства структуры. Трещины возникают на включениях или неоднородностях, обладающих отличными от основного материала механическими свойствами модулем упругости, пределом текучести . У металлов роль дефектов играют участки неплотного контакта между зер-нами . У монокристаллов- ослаблены места выхода пластических сдвигов на поверхность. Дефектами могут быть также места концентрации остаточных напряжений, всегда имеющихся в материале, и т. д. Согласно Волкову в поликристалле даже при идеальном строении отдельных зерен имеется неравномерное распределение напряжений, что снижает прочность отдельных участков структуры. [c.20] В последнее время получили развитие дислокационные теории дефектов. Согласно этим теориям хрупкому разрушению металлического монокристалла всегда предшествует местная пластическая деформация, в ходе которой формируются дислокационные микронеоднородности, являющиеся концентраторами внутренних напряжений и вызывающие поэтому зарождение и развитие трещины. По Мотту и Стро , такими концентраторами напряжений являются скопления дислокаций, движения которых заторможены каким-либо препятствием в плоскости скольжения различные дислокационные модели были предложены Фудзита, Котреллом и др. . [c.20] Приведенная схема разрушения является весьма общей и применима ко многим частным моделям. Что касается дислокационного механизма образования микротрещин в полимерах, то в кристаллических полимерах он возможен, но в аморфных полимерах дислокаций, по-видимому, не существует. К вопросу о дефектах недислокационного происхождения мы вернемся в гл. V, где рассматривается статистическая теория прочности твердых тел и полимеров. [c.21] В последнее время начали применяться прямые структурные и оптические методы исследования субмикроскопических трещин, возникающих в деформируемых образцах на ранней стадии разрушения полимеров. [c.21] Для изучения субмикроскопических трещин Журков с сотр. применяли оптические методы (снятие индикатрисы светорассеяния, измерение угловой зависимости поляризации рассеянного света, измерение прозрачности). Эти исследования позволили установить, что помутнение деформированных образцов обусловлено образованием в них неоднородностей (микрообластей с другим показателем преломления, чем в остальном материале) с размерами порядка сотен ангстрем. Из сравнения экспериментальных индикатрис с расчетными можно сделать вывод о том, что субмикроскопические трещины лежат в плоскости, перпендикулярной направлению растяжения, и имеют форму, близкую к форме диска. Для определения размеров и формы неоднородностей использовался также метод рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами. Все эти методы оказались эффективными для изучения дефектов (трещин) при небольших напряжениях. [c.21] Для расчетов прочности важной представляется форма микротрещины, особенно вблизи ее вершины, где происходит разрыв связей. [c.21] Предложенная недавно модель трещины (см. рис. 7,б) является обобщением модели Ребиндера. На явно выраженной границе перехода от свободной поверхности к сплошной среде (пунктирная линия) происходит разрыв связей. В материале вблизи вершины трещины происходит постепенное медленное увеличение межчастичного расстояния. В момент разрыва связей квазиупругая сила достигает максимального значения и межчастичное расстояние меняется скачком. В результате трещина продвигается на расстояние, соответствующее одному межчастичному расстоянию. [c.22] ШИНЫ трещины не исчезает и связи восстановиться не могут. Это одна из причин того, что во многих твердых телах гриффитовы трещины не смыкаются. [c.23] Вернуться к основной статье