Гриффита раздира

Как уже отмечалось, это уравнение не имеет строгого обоснования, хотя и содержит определенный физический смысл. Вероятно, имеет смысл вести исследование энергии раздира в зависимости от различных факторов, с осторожностью относясь к применению формулы Гриффита в виде (11.45) для расчета прочности эластомеров. Этот вывод подтверждается работой Бикки и Берри [12.6], в которой произведена прямая проверка применимости критерия Гриффита к эластомерам. Исследовались зависимости между разрывным напряжением Ор, модулем упругости Е и длиной надреза /. Было установлено, что существует зависимость Ор ЕЦ, а не Ор=У //, как это следует по Гриффиту. [c.335]

В соответствии с одним из критериев раздира Гриффита — критическим напряжением, надрез разрастается, когда напряжение в вершине надреза достигает критического значения. Второй критерий Гриффита может быть записан в следующем виде [c.267]

Однако если учесть особенности упругих свойств каучука, то основные положения теории Гриффита об условиях нарушения устойчивости можно применять и к высокоэластическим материалам. Особенно успешно это было сделано при рассмотрении раз-дира Использование образца специальной конфигурации значительно упрощает определение энергии деформации, и можно получить уравнения для энергии раздира, исходя из условия нарушения устойчивости. [c.184]

В соответствии с критерием раздира, предложенным первоначально Гриффитом [7], надрез длиной С разрастается на величину (1С при предельном растяжении образца только, если упругая энергия W, запасенная в образце, при этом уменьшается на величину dW, большую, чем увеличение поверхностной энергии за счет вновь образующейся поверхности. Если площадь новой поверхности, образованной возрастанием надреза на длину йС, равна ё.А, то критерий Гриффита может быть написан в следующем виде [c.242]

В соответствии с одним из критериев раздира Гриффита—критическим напряжением, надрез разрастается, когда напряжение в вершине надреза достигнет критического значения. Если площадь новой поверхности, образованной при возрастании надреза на длину йс, равна А, то второй критерий Гриффита может быть написан в следующем виде [c.165]

Как отмечает Берри, исследования прочности полимеров развиваются в двух направлениях. Первое относится к механике разрушения и к энергетическому подходу исходя из работ Гриффита и модели упругого твердого тела с микротрещиной, т. е. рассматриваются макроэффекты разрушения. Второе направление относится к физике (кинетике) разрушения и рассматривает молекулярноатомные механизмы и микромеханику разрушения. На Западе предпочитают первый подход (Гриффита), в СССР — второй (Журкова). Рассмотрим вначале результаты первого подхода к эластомерам. В этих опытах исследования механики разрушения проводились на образцах эластомеров и резин с искусственными надрезами. Методика испытания образцов с надрезом получила название испытания на раздир, который широко изучался в работах Ривлина и Томаса [12,1], Томаса [12.2] и других исследователей [12.3 12.4 82]. В процессе испытаний на раздир определялась энергия разрушения, которая зависела от заданной скорости движения зажимов. Энергия раздира включает свободную энергию образования новых поверхностей и механические потери, причем механические потери столь велики, что превышают свободную поверхностную энергию на много порядков. Эластомер считается тем прочней, чем большие затраты работы внешних сил требуются на раздир. [c.334]

Ривлин и Томас, по существу, для эластомеров применили формулу Гриффита в виде уравнения (11.45) Орована — Ирвина, где а имеет смысл характеристической энергии разрушения (энергии раздира). [c.335]

Анализ экспериментальных данных приводит к выводу, что при разрыве энергия рассеивается не только вблизи вновь обра зующихся поверхностей, но во всем объеме. При этом рассеивающаяся энергия не пропорциональна площади новых поверхностей, и поэтому формулу Гриффита даже при замене поверхностного натяжения на характеристическую энергию раздира для резии применять нельзя. Кроме того, теория Гриффита, развитая им для хрупких материалов, не учитывает влияния молекулярно ориентации и изменений структуры резины при растяжении. [c.242]

Раздир резин широко изучался в работах Ривлина и Томаса [49] и Томаса [50] с сотрудниками.Теория Гриффита предполагает, что квазистатическое разрастание трещины является обратимым процессом. Ривлин и Томас отметили, однако, что это не является непременным условием и что снижение запаса упругой энерг и в результате разрастания трещины может быть сбалансировано изменениями величины энергии иного вида, а не только ростом энергии образующейся поверхности. Их задачей было определить величину, называемую энергией раздира , которая представляет собой энергию, затрачиваемую на рост трещины единичной длины при толщине образца, равной единице. Энергия раздира включает энергию образования новой поверхности, энергию, диссипируемую в процессе пластического течения, и энергию, диссипируемую необратимо в процессах вязкоупругой деформации. Предполагая, что все эти три вида затрат энергии пропорциональны приросту длины трещины и в первую очередь определяются характером напряженного состояния вблизи вершины трещины, можно считать, что общая величина энергии все-таки окажется не зависящей от формы образца и способа приложения деформирующего усилия. [c.341]

Ривлин и Томас и др. для эластомеров применяли критерий Гриффита в виде формул Орована — Ирвина (4.38), где Ок — характеристическая энергия разрушения (энергия раздира). Как уже отмечалось, это уравнение не может быть строго обосновано, хотя и имеет определенный физический смысл. Поэтому исследовать зависимость энергии раздира от различных факторов, базируясь на формуле Гриффита — Орована — Ирвина можно лишь качественно. Но и этот вывод не подтверждается работой Бикки и Берри [7.96], в которой произведена прямая проверка применимости критерия Гриффита к эластомерам. Исследовалась зависимость разрывного напряжения сГр от модуля упругости Е и длины надреза /о. Было установлено, что эта зависимость имеет вид ар Е о, а не ор- /Е11о, как это следует из критерия Гриффита. [c.221]

Раздир может рассматриваться как распространение разрыва от места концентрации напряжений. Если это так, то в принципе можно определить критерии для напряжения и деформации при разрыве, обусловленном раздиром. Анализ распределения напряжений вблизи вершины трещины оказывается слишком сложным, чтобы получить точное решение. Однако Ривлин и Томас указывают, что можно избежать детального анализа распределения напряжений, если исходить из требования баланса энергий в малой области деформированного образца до и после того, как раздир проходит через эту область. Эта энергетическая концепция подобна использовавшейся Гриффитом при анализе роста трещин в хрупких материалах, но вследствие больших деформаций и вязкоупругих свойств резины эта аналогия не может быть рас-пространена особенно широко. [c.369]

Критерий разрыва, предложенный Гриффитом существенно уменьшает значение теории хрупкого разрыва в этой области. Гриффит показал, что возникновение и развитие разрыва более вероятно тогда, когда оно сопровождается непрерывным уменьшением потенциальной энергии растянутой системы, чем при макси.мальном критическом напряжении. По Гриффиту, уменьшение потенциальной энергии меньше поверхностной энергии вновь образующихся поверхностей. Развивая основные идеи Гриффита, другие исследователи пришли к выводу, что в энергетический баланс должны входить дополнительные члены, такие как кинетическая энергия материала, окращающегося при раскрытии трещины, и, в особенности, любое необратимое превращение энергии деформации в тепло связи с тем, что напряжения в вершине трещины очень высоки, необратимые потери для металлов обычно связаны с пластическими деформациями. Для резины — это обычные гнстерезисные потери при высоких степенях растяжения г1еред вершиной развивающегося раздира плюс потери на сокращение материала за вершиной. Скорость рас- [c.48]

Максимальная скорость распространения самопроизвольного раздира в вулканизатах представляет некоторый интерес для объяснения механизмов раздира. Робертс и Уэллс кспольговав теорию хрупкого разрыва Гриффита, вывели, что предельное значение максимальной скорости роста трещины составдяет 38% скорости распространения продольных упругих волн в материале. При достижении этой скорости трещина разветвляется Существование максимальной скорости довольно хорошо было показано для таких материалов, как стекло, металлы и пластики Мэйсон показал, что это понятие применимо к резине. [c.53]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология