Идеальный хрупкий материал

Уравнение (4.37) описывает атермическую временную зависимость прочности идеального хрупкого материала. Зависимость т от а очень слабая при сг< сгк долговечность равна бесконечности, при а—>ioo она стремится к значению Тоо== = 4,3-10 с, а при 0=0,( она равна 0,5 лт . Как видно, долговечность уже при 0 = 0к чрезвычайно мала, а затем при увеличении 0 еще немного уменьшается. Таким образом, при атермическом механизме разрушения хрупкого материала существенной временной зависимости прочности нет. Следовательно, наблюдаемая сильно выраженная временная зависимость хрупкой прочности полимеров объясняется другим механизмом разрущения. [c.97]

Следовательно, предельное напряжение для идеально хрупкого материала Од = о р д обратно пропорционально коэффициенту концетрации напряжений, соответствующему начальному дефекту, из которого развивается трещина хрупкого разрушения. [c.8]

Было замечено, что в полимерах при малых напряжениях изменение долговечности начинает отклоняться от линейного, следующего из термофлуктуационной теории (см. рис. 5.5), Но причиной Этого у полимеров может быть ползучесть, в процессе которой происходит ориентация макромолекул вдоль направления растяжения и некоторое упрочнение материала. Более однозначные результаты можно получить на абсолютно хрупких материалах, таких как силикатные стекла, которые при 20 °С являются почти идеально хрупкими материалами [6.34]. В соответствии с этим автором [6.35] проведены исследования длительной прочности (до 5 лет) листового стекла с применением статистических методов обработки результатов. Долговечность стекла исследовалась при симметричном изгибе (определялась долговечность естественной поверхности стекла) и при поперечном изгибе (определялась долговечность обработанных шлифованных образцов стекла). [c.171]

Идеально упругий материал дает бесконечно быстро возникающую под действием внешней сипы деформацию, которая однозначно определяется величиной вызвавшей ее силы. После прекращения действия силы деформация полностью исчезает, т. е. она вполне обратима. Идеально хрупкий материал под действием внепшей силы сначала дает только упругую деформацию, а после достижения предела упругости его сплошность разрушается. Идеально пластичный материал не имеет упругости и прн постепенном увеличении нагрузки сначала не изменяет формы, а когда нагрузка достигает предела текучести, возникает непрерывная деформация без разрыва сплошности. Форма, приобретенная в момент снятия нагрузки, полностью сохраняется релаксация внутренних напряжений бесконечно быстрая, и упругого последействия нет. [c.108]

Условимся называть вязким разрушение, сопровождаемое развитыми пластическими деформациями во всем сечении (для идеально-пластического материала это отвечает предельному состоянию). Хрупким разрушением в общем случае будем называть такое, которое происходит при номинальных напряжениях, меньших предела текучести материала. Однако, когда перед разрушением пластические деформации, хотя и имеют место, но сильно стеснены и их величины порядка упругих деформаций, как, например, в тонких мягких прослойках, разрушение также будем называть хрупким. С инженерной точки зрения это вполне оправдано, так как в подобных случаях обнаруживаются все характерные признаки хрупкости - кристаллический излом с блестящими фасетками, отсутствие заметного поперечного сужения сечения в месте излома, малое поглощение энергии и т.д. [c.369]

Если подойти к этому режиму со стороны более низких температур (переход от режима В к режиму Б), то наблюдаемые явления можно отождествить с дроблением хрупкого материала на мелкие части. С другой стороны, если вначале вальцевание проводится в режиме А, а затем в результате понижения температуры переходит в режим Б, то возникают явления, аналогичные дроблению поверхности , наблюдающемуся при истечении расплавов полимеров [29, 30]. Как это было показано в работе [31], этот неустойчивый режим возникает при критическом значении критерия Вайссенберга. Следовательно, возмущения проявляются только тогда, когда высокоэластические напряжения становятся соизмеримы с напряжениями, возникающими вследствие вязкого трения. Таким образом, упругие силы в процессе вальцевания полимеров являются своеобразным аналогом сил инерции в потоках идеальных жидкостей, поскольку именно они являются причиной нестабильного течения. [c.390]

Рис. 1.35. Теоретические временные зависимости прочности ПММА (полоска шириной 3 мм) при 253 °К, рассчитанные по уравнению Бейтесона [254] в предположении, что материал является идеально хрупким (/), и по уравнению (1.38) в предположении, что разрушение происходит по термо-флюктуационному механизму (2).

Температура перехода от хрупкого к пластическому разрыву названа температурой хрупкости 7хр (схема Иоффе). Согласно Александрову [3.26], хрупкость проявляется в тех случаях, когда нарастание напряжений в твердом теле под действием деформирующих сил не сопровождается течением, пластической деформацией или каким-либо другим процессом молекулярной перегруппировки, приводящим к релаксации этих напряжений. Разрыв, происходящий в абсолютно упругом твердом теле, является идеально хрупким. Практически же хрупкий разрыв наблюдается тогда, когда процессы релаксации играют малую роль. В этом смысле в дальнейшем и будет пониматься хрупкое состояние материала. [c.46]

Во всех случаях К > Это означает, что материал образцов не идеально хрупкий, а удельная энергия разрушения в основном определялась работой деформации в переходной зоне перед краем развивающейся трещины. [c.16]

В рассматриваемом случае затрата энергии на создание новых поверхностей разрыва (энергия разрушения) фактически определяется работой пластической деформации 6Wp, т. е. 8Г = 6Wp. Эта энергия разрушения отличается от энергии разрушения упругого тела тем, что здесь 5Г целиком определяется затратой энергии на работу пластической деформации. Для идеально упругого хрупкого тела по определению d = О и величина бГ есть часть внутренней энергии, причем плотность энергии разрушения постоянна. В рассматриваемой модели величину у нельзя считать постоянной материала в этом случае [c.215]

При наложении внешней нагрузки в идеальном твердом материале происходит изменение валентных углов и увеличение расстояний менаду атомами. Внешне это проявляется в деформации материала, величина которой, однако, очень мала. Когда расстояние между атомами увеличивается, происходит резкий спад потенциальной энергии и, как следствие этого, разрыв материала. Деформация материала вплоть до разрыва полностью обратима. Она носит название гуковской, причем величина деформации с достаточно хорошим приближением прямо пропорциональна приложенной силе. Эта деформация характерна для любого твердого тела независимо от того, какие другие деформационные процессы протекают в материале при наложении силового поля. На достаточно большом удалении (в сторону низких температур) от точки стеклования, где полностью исключены колебательные и вращательные движения молекулярных групп полимера, такая упругая деформация является единственным типом деформации. На рис. 12.10 область проявления только этого типа деформации обозначена цифрой I. Разрушение материала при очень малой (обычно ниже 1%) деформации называют хрупким разрушением, а предельная температура, ниже которой оно имеет место, — температурой хрупкости. Уже отмечено, [c.289]

Важнейший шаг в построении модели хрупкого разрушения сделал Гриффитс [133]. Он понял, Что задавая конструкцию в ее идеальном виде, в котором она предстает на чертеже, мы не полностью определяем границы тела. В действительности помимо законных границ в любом изделии всегда имеются дефекты — трещины, поверхность которых также составляет часть границы. Теории прочности упомянутого выше типа, дополняющие теорию упругости ограничением на напряжения, для расчета прочности тел с трещинами не годятся принципиально на краю трещины напряжения получаются, согласно теории упругости, бесконечными. Трещины способны расширяться с увеличением нагрузок это делает задачу теории упругости для тела с трещинами нелинейной. Следовательно, в задаче разрушения должна быть существенной некоторая характеристика сопротивления материала распространению в нем трещин. В качестве такой характеристики Гриффитс выбрал энергию образования единицы поверхности трещины. Ирвин [141] и Орован [178] распространили концепцию Гриффитса на квазихрупкое разрушение и тем расширили область ее применения. В работе [9] был предложен силовой подход к теории хрупкого и квазихрупкого разрушения, основанный на явном учете дополнительных к основным нагрузкам сил сцепления, действующих на поверхности трещин, и условии ограниченности напряжений в концах трещин, указанном С. А. Христиановичем [37, 23]. Было показано, что определение прочности математически приводится к глобальной задаче отыскания области существования (по параметрам нагружения) решения нелинейной задачи теории упругого равновесия тел с трещинами. Последняя принадлежит к числу трудных проблем с подвижной границей, так что в сколь-ко-нибудь сложных случаях нельзя рассчитывать на получение аналитического решения. В связи с этим большое значение приобретает эксперимент — физический и численный — а следовательно, выяснение законов подобия. Отсылая за подробностями постановки задачи разрушения к обзорам [142, 10, 88, 24] и монографи-фиям [76, 160, 64, 82], мы остановимся здесь на законах подобия при хрупком и квазихрупком разрушении [10, 11, 131]. [c.160]

Твердое тело, обладающее совершенной упругостью до предела течения (идеальный пластический материал) или вплбть до разрыва (идеальный хрупкий материал), разрушается в первом случае по пластическому механизму, а во втором случае разрывается, когда напряжение или деформация достигают некоторых определенных пределов. Для таких материалов указанный критерий сводится соответственно к критериям Генки и Губера. [c.262]

Твердое тело, обладаюш,ее совершенной упругостью до предела течения (идеальный пластический материал) или вплоть до разрыва (идеальный хрупкий материал), разрушается в первом случае по пластическому механизму, а во втором случае разрывается, когда напряжение или деформация достигают некоторых определенных пределов. Для таких материалов указад1ный критерий сводится соответственно к критериям Генки и Губера, а они, в свою очередь, к критериям Ранкина и Сен-Венана, которые в этом случае оказываются идентичными, если только берутся компоненты не полных тензоров напряжения и деформации, а их девиаторов. [c.411]

Если предположить, что область в вершине трешипы описывается на основе анализа сил взаимодействия между атомными плоскостями, то можно построить критерий оценки склонности материала к хрупкости по раскрытию трещины, приняв для этого случая бк модель для идеально хрупкого тела (рис. 5, б). Модель обладает следующими свойствами [c.27]

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]

Процесс разрушения нельзя рассматривать без учета релаксационных э( ектов. Одним из основных проявлений этих эффектов являются механические потери. Согласно классификации Бартенева [52, 68], можно выделить условно два типа потерь поверхностные и объемные . Первый тип потерь, характерный для любого твердого тела, в том числе идеально хрупкого, связан с необходимым сбросом энергии после перехода рвущейся связи через потенциальный барьер и с невозможностью полной квазистатичности этого процесса. В случае неупругого, пластичного и т. п. материала возникают потери, обусловленные неупругими локальными деформациями, которые имеют место даже при внешне хрупком разрушении. [c.28]

В связи с этим отметим, что статистические закономерности характерны не для всех случаев хрупкого разрушения. Образцы с идеальной структурой характеризуются теоретической прочностью От, которэя исключает статистический характер разрушения. Далее, бездефектные образцы (высокопрочное состояние материала) характеризуются предельной прочностью а,г, которая также практически не подчиняется статистическим закономерностям (нрнмер — бездефектное стекловолокно). Для полимеров бездефектные волокна иока не получены, хотя в гл. 3 отмечалось, что получены суперволокна с прочностью, [c.245]

А. Ф. Силаев. ХРУПКОСТЬ -1) Хрупкость материалов — свойство твердых материалов разрушаться под действием возникающих в них механических напряжений без заметной пластической деформации. В отличпе от пластичности, X. м. характеризуют как неспособность материала к релаксации напряжений, к-рые, увеличиваясь по мере роста усилий, достигают предела прочности, вследствие чего в материале появляются трещины, и оп разрушается. Идеальная X. м.— полное отсутствие пластических сдвигов в зоне разрушения — реализуется очень редко. Считают, напр., что подобной хрупкостью обладают алмаз, стекло и кварц при очень низких т-рах. Такие понятия, как хрупкий и пластичный материал, к-рые обычно устанавливают па основании стандартных испытаний образцов па растяжение, [c.706]

Кривые 2 и 3 на рис. 9 иллюстрируют общий характер ползучести несшитых (т. е. линейных полимеров, например невулкани-зированных каучуков. Цепи могут подвергаться течению из-за отсутствия поперечных связей. Однако, когда длина цепей возрастает, увеличивается число временных зацеплений, которые сильно тормозят процесс течения, являясь, в сущности, временными поперечными связями. При быстром приложении напряжений эти три каучука будут вести себя одинаково, однако их модули упругости сильно зависят от степени поперечного сшивания или зацеплений Действительно, как упомянуто выше, если каучук сильно сшит, он становится хрупким. При этом конфор-мационная упругость материала исчезает и доминирующей становится упругость, близкая по природе к той, которая характерна для идеального классического твердого тела. Когда температура снижается или скорость деформации увеличивается, реальный каучук становится более хрупким. [c.61]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология