Гриффита теория прочности

Теория прочности Гриффита подвергалась неоднократной критике ряда ученых [10, с. 1677 37, с. 66 85, с. 655 99, 225, с. 25]. Основной недостаток этой теории заключается в том, что оба критерия — энергетический и критическое напряжение — исключают рассмотрение разрушения как явления, развивающегося [c.98]

Отправной точкой для развития термодинамического подхода к исследованию разрущения хрупких твердых тел послужили теория прочности Гриффита [11.12] и ряд ее модификаций на основе механики разрушения, подробный анализ которых содержится в монографиях [11.2 11.5 11.11 11.13]. [c.290]

Были предложены и более сложные критерии разрушения, например в теории Мора. Большое распространение получил энергетический критерий прочности Гриффита, который будет обсуждаться далее. В связи с важностью временного эффекта прочности механиками был построен ряд новых теорий прочности, учитывающих этот эффект (теории Ильюшина, Работнова, Новожилова, Баренблатта, Салгаиика, Качанова, Москвитина и др.) [4.1—4.7]L Некоторые из них будут рассмотрены в этой главе. [c.66]

Термодинамика разрушения, исходящая при анализе процесса разрушения из первого начала термодинамики, использует энергетический критерий разрушения. Анализ с точки зрения термодинамики и физики разрушения широко известной теории и критерия разрушения Гриффита приводит к заключению, что пороговое напряжение ос Гриффита не является критерием разрушения, а по физическому смыслу представляет собой безопасное напряжение оо. Этот вывод является одним из результатов подхода, объединяющего механику, термодинамику и физику разрушения в единую теорию прочности полимеров. Учет Салгаником квантовых эффектов в механике разрушения полимеров привел к уравнению долговечности, совпадающему нри разумных допущениях с уравнением Журкова. [c.104]

Формула Гриффита и другие формулы, полученные из физических теорий прочности, характеризуют предел прочности или критическое напряжение твердых тел при растяжении. Для других видов напряженного состояния аналогичные формулы физической теории прочности отсутствуют. Между тем прочность существенно зависит от вида напряженного состояния. [c.58]

Выше уже говорилось, что измеренная экспериментально прочность значительно (на 2—3 порядка) иже теоретической. Первая попытка объяснить это расхождение принадлежит Гриффиту [11], создавшему первую физическую теорию прочности. Гриффит предполол<ил, что в реальном теле (особенно в его поверхностном слое) всегда имеется большое число дефектов, представляющих собой микротрещины разных размеров и ориентации. Под действием приложенной к образцу внешней нагрузки на краях микротрещин возникают перенапряжения, значительно превышающие среднее напряжение в образце. Разрушение материала, согласно Гриффиту, происходит лишь в том случае, если перенапряжение Оц у вершины наиболее опасной трещины окажется равным или больше теоретической прочности От- При Оц сТщ наиболее опасная трещина начинает катастрофически расти (со скоростью, близкой к скорости звука), и образец разделяется на части. При Оа<От трещина не растет. [c.288]

Было предложено несколько теорий для объяснения влияния каучуков на улучшение сопротивления термопластов ударным нагрузкам. Одна из них основана на предположении о том, что каучук растягивается в процессе разрушения и поглощает значительное количество энергии. Другая теория представляет частицы каучука как концентраторы напряжения. При этом возникает множество микротрещин, разрастающихся в процессе разрушения, в противоположность одной трещине, которая возникала бы в обычном термопласте. Предполагается, что вследствие большей площади новой поверхности на это требуется большая энергия (эта идея основана на представлении о связи энергии разрушения с площадью вновь образованной поверхности в соответствии с теорией прочности Гриффита). [c.333]

Идеи Гриффита получили дальнейшее развитие в ряде ра- 0 24-26 и др. в которых проблема прочности рассматривалась с точки зрения теории упругости (см. также литературу ). [c.18]

Начало развития механики разрушения было положено Гриффитом в его теории прочности [4.20]. В последующем теория Гриффита разрабатывалась многими исследователями и описана в ряде статей и монографий 1[1.3, 3.4—3.32, 4.6, 4.7, 4.27, 4.45, 4.46, 4.56, 4.57 и др.]. В монографиях [1.3, 3.32] теория Гриффита была рассмотрена критически. [c.87]

При разрушении хрупких металлов и стекол механич. потери малы, и при интерпретации экспериментальных данных широко используют теорию прочности А. Гриффита, не учитывающую б . Согласно этой теории, упругая энергия деформирования концентрируется вблизи микротрещин и целиком расходуется на образование повой поверхности при росте трещины. Прочность м. б. определена по ф-ле [c.114]

Учение о прочности развивалось первоначально на основе представлений теории упругости и пластичности, в рамках механики сплошных сред. Не претендуя на детальное микроскопическое описание разрыва тел, теория прочности исходила из энергетического критерия разрушения и из расчетов на основе теории упругости локальных перенапряжений вблизи полостей и трещин. Согласно Гриффиту [1], разрыв идеально упругих тел считался возможным, если количество упругой энергии, освобождающейся при росте трещин разрушения, было достаточным, чтобы скомпенсировать затраты энергии на образование новой поверхности разрыва. В теории Гриффита и его последователей энергетический критерий служил средством определения состояния неустойчивости напряженных тел с трещинами. Такой же чисто механический подход к проблеме разрушения (который условно можно назвать также и статическим подходом) сохранился и впоследствии, когда твердые тела стали рассматриваться как конструкции из атомов, связанных силами сцепления. [c.7]

Обычно первую физическую теорию прочности связывают с именем Гриффита Согласно его представлениям, разрушение твердых тел носит критический характер, т. е. происходит мгновенно после достижения некоторого критического (предельного) напряжения. По Гриффиту, реальное твердое тело в отличие от идеального не обладает совершенной структурой, а содержит множество дефектов, ослабляющих материал. Дефектами могут бь ть любые нарушения в кристаллической решетке, микротрещины и т. д. [c.377]

Первая физическая теория прочности была предложена Гриффитом в 1921 г. [238]. Эта теория основывалась на законе сохранения энергии и предназначалась для низкопрочных дефектных стекол. Следовательно, теория Гриффита не рассматривала молекулярный процесс разрушения хрупкого материала. [c.93]

После работ Гриффита и других исследователей по феноменологической теории прочности постепенно на основе новых экспериментальных данных о механизме разрушения стала развиваться молекулярная теория прочности твердых тел. Хотя молекулярная теория прочности окончательно еще не разработана, однако некоторые успехи уже имеются. Так, предложены различные теории прочности, учитывающие строение твердых тел и тепловое движение (флюктуационные теории). [c.96]

До последнего времени исследования разрушения развивались в двух основных направлениях. Первое связано с исследованием прочности дефектных тел (с трещинами) и основано на понятиях и методах линейной и нелинейной механики разрушения. К этому направлению относится и классическая теория разрушения Гриффита, о которой пойдет речь в этом разделе. Второе направление связано с поиском объяснений временной [c.86]

Для модифицированного полистирола, если не рассматривать влияние надреза или трещин, эффект геометрической формы образца проявляется, во-первых, в связи с влиянием размеров образца на прочностные свойства при постоянной скорости деформации, а во-вторых, вследствие того что при постоянной скорости движения зажима истинная скорость деформации в образце зависит от его размеров или от размера базы, прочностные же свойства материала определяются именно скоростью деформации. Во многих случаях расхождения между результатами испытаний по Изоду и при высокоскоростном растяжении обусловлены в первую очередь различиями скоростей деформации. Особенно это касается опытов, проводимых на образцах с надрезом. В таких образцах возникает две области, в которых скорости деформации существенно различны. Если до момента достижения предела текучести скорость деформации вблизи надреза может лишь незначительно отличаться от скорости деформации остальной части образца, то после перехода через предел текучести растяжение происходит преимущественно в малом объеме вблизи надреза, что резко изменяет эффективную длину базы, на которой происходит растяжение. Кроме того, надрез можно рассматривать как трещину, которая в соответствии с теорией Гриффита снижает прочность материала. Из приведенных выше данных следует, что различия в результатах испытаний в сильной степени обусловлены чувствительностью исследуемого материала к надрезу. Одно из непосредственных практических следствий этого состоит в том, что условия испытаний образцов на ударную прочность должны как можно точнее воспроизводить реальные условия эксплуатации изделий. [c.387]

Основная идея, использованная Гриффитом, заключается в том, что под действием приложенного растягивающего напряжения на краях микротрещин возникает локальное перенапряжение а, которое во много раз превосходит среднее напряжение 0, приходящееся на все сечение образца. Если перенапряжение у вершины наиболее опасной трещины достигает значения теоретической прочности а, , то по Гриффиту происходит катастрофическое (со скоростью, близкой к скорости звука) разрастание трещины, и образец разделяется на части. Приложенное в этот момент к образцу среднее напряжение называют критическим напряжением, или максимальной технической прочностью образца 0к. При перенапряжениях, меньших теоретической прочности, когда а<о к, по представлениям Гриффита, трещина не растет и материал не разрушается. Другие исследователи внесли в теорию Гриффита различные математические уточнения. [c.87]

В соответствии с теорией Гриффита рост трещин в полимере начинается тогда, когда напряжение достигнет критического значения. Наличие перенапряжений в вершине трещины принципиально картины не меняет. Опыт показывает, что для разрушения не всегда необходимо достигнуть критического значения напряжения. Доска, перекинутая через ручей, может долго служить в качестве мостков, но в какой-то момент разрушится, хотя нагрузка в этот момент не превышала обычную паровой котел, работающий под давлением, может работать годами и наконец лопнуть, хотя давле-ние в нем не превысит регламентированного техническими условиями. Мы делаем вывод, что материал, в частности полимерный, можно охарактеризовать не только прочностью в МПа, но и долговечностью— временем, в течение которого он не разрушается под действием заданного напряжения. [c.201]

Физика прочности — быстро развивающаяся область науки. Каждые 10 лет происходит ломка или существенные изменения старых представлений и быстрое накопление новых фактов, имеющих принципиальное значение. Автор настоящей книги уже написал две монографии по физике прочности. Первая издана в 964 г. " В ней рассмотрена термофлуктуационная теория прочности применительно к полимерам, указаны границы применимости уравнения долговечности (безопасное и критическое напряжения), рассмотрен механизм разрушения эластомеров. Через 10 лет, в 1974 г., автором опубликована вторая монография , посвященная в основном неорганическим стеклам и стекловолокнам. Б 1гей впервые в советской литературе рассмотрены проблемы теоретической прочности неорганических стекол п органических полимеров. При этом было показано, что теория и критерий Гриффита, вопреки общепринятому, ио ошибочному мнению, является не критерием разрушения, а эквивалентной термофлуктуационной теории формой описания безопасного напряжения впервые были приведены данные о дискретном спектре прочности неорганических стекол и стекловолокон, предложена фононная теория разрушения бездефектных твердых тел. [c.5]

Экспериментальное определенно прочности полимеров в статических и динамических условиях показывает, что существует значительный разброс показателей. Из теории Гриффита спе-дует, что прочность зависит от вида дефекта, его размера, фор- [c.341]

Ценность теории Гриффита заключалась в ясной формулировке положения техническая прочность в отличие от теоретической сильно зависит от несовершенств и дефектов, имеющихся в твердом теле. Отсюда вытекает, в частности, что прочность в серии одинаковых образцов должна меняться от образца к образцу в зависимости от характера случайного наиболее опасного дефекта в данном образце (см. гл. V). [c.18]

Во-первых, механизм разрушения по Гриффиту следует отнести к предельному случаю, т. е. к атермическому процессу разрушения, когда отсутствуют тепловые флуктуации (температуры вблизи абсолютного нуля или критические скорости разрушения). Теория Гриффита, не учитывающая временной фактор, уже неоднократно подвергалась критике. Но при абсолютном нуле теория Гриффита до некоторой степени физически оправдана, так как временная зависимость прочности при очень низких температурах отсутствует. [c.23]

Учитывая температурную и временную зависимость величин, определяющих значение 8 , модернизированная теория Гриффита отражает (во всяком случае качественно) температурно-временную зависимость прочности. [c.267]

Таким образом, теория Гриффита четко указывает на то, что техническая прочность материала должна быть инже теоретической в силу того, что Ок зависит от дефектов, всегда имеющихся в реальном твердом теле. Теория Гриффита имеет ряд недостатков, наиболее важными из которых являются два. В ней не учитывается тепловое движение атомов и поэтому предполагается ио существу атермический механизм разрушения. Теория Гриффита не может объяснить временную зависимость ирочности, которая, как правило, наблюдается экспериментально. В силу этих причин теория Гриффита может считаться в какой-то степени физически обоснованной лишь ири Т— -О К- [c.289]

В пользу теории хрупкого разрушения Гриффита свидетельствует тот факт, что в стекле трещины начинаются на поверхности в свежеприготовленном материале они отсутствуют, что обусловливает в этом последнем случае очень высокие значения прочности. [c.339]

В связи с тем, что механизм разрушения Гриффита является атермическим, теория Гриффита не может объяснить временную зависимость прочности. Однако наиболее принципиальным недостатком теории Гриффита является неучет механических потерь. Условие Гриффита в виде уравнения (4.28) недостаточно, так как рост микротрещины обязательно сопровождается механическими потерями, и рассеянная теплота йiQ = 0, только когда трещина не растет. [c.92]

В 20-е годы нашего столетия появилась теория разрушения Гриффита, которая главным образом относилась к стеклам, но ее основные положения могут быть распространены и на материалы другого строения. В основе теории Гриффита лежат представления о дефектности структуры всех реальных материалов, что и определяет расхождение теоретической и экспериментальной прочностей. [c.213]

Недостатком теории Гриффита является то, что она не учитывает термофлуктуационные процессы, развивающиеся в полимерах при деформации, влияние которых зависит от времени приложения напряжения и скорости его действия. Многочисленные исследования показали, что при данном разрушающем напряжении прочность тела зависит от времени действия нагрузки. Временная зависимость прочности, получившая название статической усталости, наблюдается в металлах, ионных кристаллах, силикатных стеклах, полимерах, т. е. в материалах различной природы и структуры. [c.216]

Таким образом, как термодинамический, так и кинетический подходы к процессу разрушения и термофлуктуационная теория прочности хрупких твердых тел приводят к выводу о сушествова-нии безопасного напряжения, для расчета которого при одноосном растяжении предложены уравнения (11.42) и (11.43), а для сложнонапряженного состояния — уравнение (11.44), а также к диаграмме механизмов разрушения, показанной на рис. 11.11, где приводятся границы существования безопасных напряжений, термофлуктуационного и атермического разрушения в зависимости от размеров начальных микротрещин в материале. На основании этих уравнений может быть определен критерий оценки безопасных микротрещин в хрупких твердых телах. Порог разрушения по Гриффиту аа ° соответствует безопасному напряженую оо, а не критическому (Тк, как это считалось до сих пор общепринятым. [c.314]

Бенбоу и Рэслер [8] положили начало наиболее плодотворному подходу к исследованию хрупкого разрушения полимеров, опубликовав результаты работ по медленному раскалыванию ( leavage) полистирола и полиметилметакрилата. Они интерпретировали свои результаты на основе теории прочности Гриффита [9], которая ранее широко применялась к хрупкому разрушению металлов и стекол. [c.317]

Сопоставление термодинамического и кинетического подходов к процессам разрушения полимеров пока.зало, что для ПММА и капронового волокна критерий Гриффита оа соответствует Оо, а не (Тк- Отсюда следует, что Оа и теория Гриффита не имеют отношения к критерию разрушения и к критическому напряжению Юк. Критерий Гриффита скорее является критерием безопасности (как и безопасное напряжение Оо в термофлуктуационной теории прочности). Таким образом кинетический подход дает термофлуктуационный вклад тф в долговечность и определяет его границы (оо, Оф) При Т—>-0 напряжение Оф —Нсгк. Термодинамический подход дает оценку безопасного напряжения в виде порогового напряжения Гриффита Оо, которое характеризует равновесное состояние (когда процессы разрыва и рекомбинации химических связей равновероятны). Механический подход дает атермический вклад Тк в долговечность т = тф-ьтк и методы расчета концентрации напряжения (или локальных напряжений) в вершинах микротрещин, ответственных за разрушение. При переходе к бездефектным (высокопрочным) материалам, имеющим микронеоднородную Структуру и перенапряженные цепи, уравнепнс долговечности переходит в известное уравнение Журкова. [c.191]

Принципиальной важности исследования выполнены Куи-шинским с сотр. [7.68—7.71]1 — закономерности медленного роста трещин в полимерных стеклах (ПММА и др.) в области квазихрупкости при статическом и низкочастотном циклическом режимах нагружения в условиях кручения. Крутящий момент изменялся по пилообразному закону от Мт п до Л4тах. Циклы нагружения имели периоды от 1 до 2000 с (г<1 Гц), при которых практически отсутствует разогрев материала в концевой зоне трещины. При статическом режиме установлено существование пороговой величины удельной работы разрущения, при которой устойчивый рост трещин прекращается. Этот результат согласуется с выводом термофлуктуационной теории прочности о существовании безопасного напряжения, при котором скорость роста трещины V—ф, а работа разрушения стремится к минимальному значению, поскольку все виды механических потерь, зависящих от скорости роста трещины, обращаются в пуль. Характеристическая энергия разрущения Ок, отвечающая пороговому напряжению Гриффита Оо (см. гл. 4), соответствует пороговой величине удельной работы разрушения Wts При удельной работе разрущения W[c.217]

Впервые представления о роли поверхностной энергии при разрушении твердого тела были сформулированы в теории прочности идеальных упруго-хрупких тел Гриффитом [171]. Согласно его теории, вся механическая энергия, необходимая для разрушения твердого тела, расходуется на образование при разрушении новых поверхностей раздела. Хотя эти представления являются весьма идеализированными и не учитывают разного рода потерь механической энергии, сопровождающих разрушение твердых тел [172], сами представления о разрушении как о поверхностном явлении оказались весьма плодотворными. Развитие этих представлений, связанное с именем Ребиндера и его школы, привело к появлению новой самостоятельной области науки — физикохимической механики. В настощее время влияние изменения межфазной поверхностной энергии на механические свойства и прочность твердых низкомолекулярных тел изучено достаточно детально [168—170]. [c.101]

Количественная теория прочности пластмасс в настоящее время еще обсуждается [1, 2]. Критерий разрушения Гриффита подвергается некоторой критике в частности на том основании, что поверхностную энергию твердых тел, в особенности полимеров, практически невозможно измерить однозначно. Кроме того, термин поверхностная энергия для полимеров имеет иной смысл, чем для низкомолекулярных материалов, в которых разрушение связано лишь с отделением молекул друг от друга и с преодолением сил межмолекулярного взаимодействия. Предпринимались такн№ попытки связать прочность с таким термодинамическим параметром, как плотность когезионной энергии [3]. В термопластах разрушение охватывает как отделение молекул друг от друга, так и разрыв внутримолекулярных (хи.мичес-ких) связей. В сильно зашитых системах (реактопласты) разрушение происходит только через разрыв химических связей. [c.60]

Первая физическая теория прочности Гриффита и большинство последующих относятся к низкопрочным, хрупким, материалам. Наличие начальных микротрещин приводит к механизму разрушения, отличному от механизма разрушения высокопрочных материалов. Так, в материалах, содержащих начальные микротрещины, трещины разрушения начинают расти после приложения нагрузок, превышающих безопасную. В хрупких телах начальные микротрещины характеризуются более или менее резким распределением их по степени опасности. Поэтому прочность и долговечность хрупких материалов практически определяются ростом одной, реже нескольких самых опасных микротрещин. В результате низкопрочные стекла разрываются на макрочасти. [c.88]

Для многих читателей наибольший интерес представит глава Хрупкое разрушение . В обзоре Общая теория хрупкого разрушения Д. Берри излагает ставшую классической теорию Гриффита , объясня1дщую прочность хрупких твердых тел, исходя из представления о том, что разрушение начинается с образования микротреш,ины. Выводы теории сопоставляются с высокими значениями энергии когезии, полученными для реальных твердых тел. В разделе Хрупкость твердых полимеров Д. Берри, продолжая обсуждение теорий разрушения, подчеркивает важность рассмотрения влияния температуры, молекулярного веса полимеров и ориентации на процесс разрушения. Эти зависимости не могут легко трактоваться теоретически, а должны исследоваться экспериментально или исходя из качественных соображений. Глава заканчивается работой И. Уолока и С. Ньюмана Топография разрушения , в которой детально обсуждаются свойства поверхностей разрушения в твердых телах и влияние на них различ-. ных факторов. [c.9]

В заключение необходимо подчеркнуть, что прочность полимеров, как правило, в несколько раз ниже теоретической, что обусловлено наличием дефектов — концентраторов напряжений. Наличие дефектов приводит к тому, что определяемое значение прочности является среднестатистическим. Существует разброс значений прочности и проявляется влияние масштабного фактора на прочность. Теорией, качественно правильно объясняющей закономерности прочности твердых полимеров, является теория Гриффита, отклонения от которой тем больше, чем большая доля упругого напряжения в разрушаемом образце идет на потери, связанные с процессами деформации. Наряду с понятием прочности по Гриффиту существует понятие долговечности, т. е. времени, в течение которого образец разрушается под действием данного напряжения, меньшего чем Ор. Установлена прямая пропорциональность между 1дтр и а для твердых полимеров, малодеформируемых в момент разрушения, и прямая пропорциональность между ]gтp и lga для эластичных полимеров (резин). Аналогичным образом прн динамическом режиме нагружения циклическими нагрузками существует прямая пропорциональность между gNp и ао для твердых полиме- [c.212]

Критика теории Гриффита и расчета теоретической прочности Орована [c.23]

Можно наметить одно возможное объяснение этого различия, следующее из теории Гриффита наличие дефектов, ответственных за разрыв. Было также высказано предположение о вероятной аналогии различий между измеренным и рассчитанным значениями прочности и между рассчитанной и измеренной жесткостью материала (см. раздел 10.8). Общее объяснение обоих эффектов может состоять в том, что только малая доля молекулярных цепей несет приложенную нагрузку. В кристаллическом полимере это могут быть меж-ламелярные связи (молекулы, которые не входят в один кристаллит, а переходят из одной кристаллической ламели в другую, как предполагается в модифицированной моделибахромчатоймицеллы). Петерлин [231 на этой основе попытался количественно рассмотреть известные экспериментальные данные значений модулей упругости полиэтилена. [c.324]

Теория Гриффита основывается на рассмотрении хрупкого материала как идеально упругой сплошной среды, содержащей отдельные микротрещины. Считалось, что если величина перенапряжеиия у вершины наиболее опасной микротрещииы достигает значения теоретической (предельной) прочности, начинается катастрофическое разрушение. Напряжение в образце в этот момент равно пороговому напряжению Гриффита оа- [c.92]

Рейнкобер122 пересмотрел результаты Гриффита, полученные при испытании стеклянных нитей различных диаметров. Применив точный физический анализ процесса разрыва нити, как функции скорости увеличения нагрузки испытуемого на растягивание образца, Рексер показал влияние на прочность нитей начальных натяже-. ний и других условий их производства. На основании теории Смекала о существовании мозаичных блоков, недостатков, мельчайших трещин и т. д. в структуре стек-ла 2 Рексер наглядно показал, что быстрое возрастание напряжения растягивания (при постоянных скоростях нагрузки и постоянных поперечных сечениях) с уменьшением, диаметра нитей есть следствие значительного уменьшения числа внутренних дефектов в нити . Совершенно очевидно также, что площадь зеркал , образу- [c.200]

Смотреть страницы где упоминается термин Гриффита теория прочности: [c.290] [c.87] [c.433] [c.213] [c.213]

Прочность и разрушение высокоэластических материалов (1964) -- [ c.15 , c.23 ]

Введение в физику полимеров (1978) -- [ c.288 , c.289 ]

Механические свойства твёрдых полимеров (1975) -- [ c.317 , c.341 ]

Деформация полимеров (1973) -- [ c.377 ]

ПОИСК

Справочник химика 21

Химия и химическая технология