ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Упругие и электрические свойства кварца из "Избранные труды А.Ф.Иоффе Том 1 Механические и электрические свойства кристаллов" Упругое последействие впервые наблюдал на шелковых нитях В. Вебер в 1835 г. [2]. Основные черты явления с качественной и количественной стороны особенно тщательно были изучены Ф. Кольраушем [3] на стеклянных и серебряных нитях. Дальнейшие опытные исследования [4—17] были посвящены проверке формул, определяющих течение последействия во времени, сравнению последействия при различных видах деформации, исследованию новых материалов металлов и резины. Формулы, хорошо выражающие ход последействия, были предложены еще В. Вебером и Ф. Кольраушем Л. Больцман [18] дал в 1876 г. общее выражение, к которому можно свести позднейшие формулы Е. Рикке [19] и Е. Вихерта [20]. [c.33] Был предложен целый ряд различных теорий для физического объяснения упругого последействия. [c.33] Одна группа исследователей, к которой принадлежали В. Вебер, Р. Кольрауш, Ф. Кольрауш, Г. Видеман, объясняла последействие вращением молекул тела, встречающих те или иные сопротивления. Эта гипотеза была подробно раавита Е, Варбургом [21] и получила математическое развитие в работе Г. Ми-хаэлиса [22]. [c.33] Мейер предложил две теории в первой [23], несостоятельность которой была в дальнейшем признана им самим, он пытался свести упругое последействие к внутреннему трению между отдельными слоями деформируемого тела. Позже [24] он развил представление, основанное на замедлении деформации беспорядочным тепловым движением молекул, что представляет собой только более конкретную теорию внутреннего трения. [c.33] Максвелл [31] указал на неоднородность строения тел, как на одну из причин, способных вызвать упругое последействие. Действительно, все изученные тела представляют собою либо беспорядочный агрегат мелких кристалликов (металлы), либо сплав различных силикатов (стекла), либо крайне неоднородные системы органического происхождения (паутина, шелк и резина). Вполне возможно и даже неизбежно мы перейдем предел упругости и вызовем пластическую деформацию, связанную с новой перегруппировкой, новым агрегатным состоянием, в отдельных участках такого тела, несмотря на то что среднее напряжение будет еще весьма далеко от предела упругости материала. Кратко формулированные взгляды Максвелла были более детально разработаны К. Ба-русом [32], который предполагает в неоднородном теле присутствие различных метаустойчивых групп молекул аморфных и кристаллических или вязких и твердых. Динамическое равновесие между этими группами нарушается деформацией и постепенно восстанавливается. Барус связывает эти представления с данными о структуре стали и указывает на аналогию с явлениями диссоциации электролитов. Аналогичными представлениями пользовался также Буассе [33]. [c.34] Совершенно ясная картина тех перегруппировок, которые возникают в металлах при деформации в связи с упругим гистерезисом и явлением усталости, дана в посмертном труде В. Л. Кир-пичева Об усталости металлов [34]. Глубокий и всесторонний анализ свойств металлов, проведенный в этой монографии, подтверждает и конкретизирует общие положения Максвелла. Особенное значение имеет скольжение кристаллов при пластической их деформации. [c.34] Опыты И. Клеменчича [35] и Е. Вихерта [20] над влиянием предварительного подогрева на последействие в стекле и сильное возрастание последействия с температурой [36—40] также говорят в пользу взглядов Максвелла. Математическое выражение эта теория нашла в работах И. Бутчера [41], Д. Д. Томсона [42], Е. Вихерта [20]. [c.34] Гильом [43] объясняет последействие в неоднородных телах химическими перегруппировками отдельных комплексов в теле. [c.34] Объяснение, предложенное в 1913 г. Н. А. Гезехусом, такясе, по-видимому, не всегда удовлетворительно и носит пока только качественный характер, так как связь между электризацией и деформацией диэлектрика количественно еще недостаточно изучена. Не трудно себе представить последействие, вызванное исчезновением внутренней электризации при неоднородной деформации диэлектрика. Но нри однородной деформации (например, растяжении) электризация должна была бы сосредоточиться на пограничной поверхности тела и могла бы быть легко устранена. Точно так же не выяснены причины медленного исчезновения электризации в проводниках. В частных случаях, однако, например в пьезоэлектрическом кварце, объяснение Н. А. Гезехуса вполне правильно. [c.35] Теория вращения молекул при деформации, по-видимому, более пригодна для объяснения явлений гистерезиса, так как медленное течение последействия не объясняется каким-либо механизмом, замедляющим вращение, а постулируется теорией. Кроме того, величина последействия должна находиться в тесной зависимости от формы молекулы, приближаясь к нулю с приближением молекулы к шаровидной форме подобной связи, однако, не наблюдается. [c.35] Сопоставляя величину последействия в различных материалах, можно прийти к заключению, что оно связано не со структурой молекулы, а с более грубой микроскопической структурой тела, причем эта связь вполне совпадает с основными предпосылками теории Максвелла. [c.35] Естественно возникает вопрос не является ли физическая неоднородность структуры тела единственной причиной упругого последействия (роль внутреннего трения совершенно ничтожна нри обычных скоростях деформации). В таком случае тела, обла-даюш ие однородным строением (а таковыми являются только кристаллические индивидуумы), должны быть совершенно лишены упругого последействия. [c.36] Опытная проверка этого положения и составляет задачу первой части настоящей работы. Подтверждение этого положения показало бы, что упругое последействие является не свойством твердого тела, как такового, а только результатом царящего в нем беспорядка. [c.36] В случае, если бы упругое последействие оказалось присущим и кристаллам, можно было бы надеяться извлечь некоторые сведения относительно механизма последействия из связи между величиной последействия в различных кристаллографических направлениях, модулями зшругости и коэффициентами внутреннего трения кристалла. [c.36] Фойгта не позволяет придавать этому результату решающего значения. Последействие наблюдалось при изгибе пластинок каменной соли с матовой неровной поверхностью, причем призмы, на которых лежала пластинка, образовали впадины в соли. В этих условиях, и то только при сильных сотрясениях, наблюдалось явление, которое Фойгт считал упругим последействием. Вполне, однако, допустимо, что последействие при прогибе плат стинки вызывалось совершенно другой причиной — скольжением каменной соли по призме. (Если пластинка при скольжении встречает достаточное вязкое сопротивление, то можно, как я убедился на опыте, вполне воспроизвести явление последействия даже без сотрясений. В моих опытах роль вязкой связи играло засохшее масло). Обстановка опыта с кручением каменной соли также позволяет отнести наблюденное последействие к влиянию способа закрепления в латунные обоймы. [c.36] Те же возражения можно выставить против значения опытов К. Коха [50, см. также 51], получившего при неоднородной пластической деформации льда последействие, достигшее 100% деформации. Кроме того, лед представлял собою не отдельный индивидуум, а агрегат кристаллов, хотя и не столь хаотический, как большинство металлов. [c.37] Вернуться к основной статье