Прочность твердых тел

Современная коллоидная химия включает следующие основные разде.ты 1) молекулярно-кинетические явления (броуновское движение, диффузия) в дисперсных системах гидродинамика дисперсных систем дисперсионный анализ 2) поверхностные явления адсорбция (термодинамика и кинетика), смачивание, адгезия, поверхностно-химические процессы в дисперсных системах строение и свойства поверхностных (адсорбционных) слоев 3) теория возникновения новой (дисперсной) фазы в метастабильной (пересыщенной) среде конденсационные методы образования дисперсных систем 4) теория устойчивости, коагуляции и стабилизации коллоидно-дисперсных систем строение частиц дисперсной фазы (мицелл) 5) физико-химическая механика дисперсных систем, включающая теорию механического диспергирования, явления адсорбционного понижения прочности твердых тел, реологию дисперсных систем образование и механические свойства пространственных структур в дисперсных системах 6) электрические и электрокинетические явления в дисперсных системах 7) оптические явления в дисперсных системах (коллоидная оптика)—светорассеяние, светопоглощение коллоидная химия фотографических процессов. [c.281]

Теоретическая прочность твердого тела - прочность тела с идеальной структурой (без повреждений и дефектов) при температуре абсолютного нуля (т. е. в отсутствие теплового движения) при однородной статической деформации растяжения и сдвига. [c.406]

Первая работа, которая впоследствии послужила рождению физико-химической механики, относится к 1928 г. и связана с адсорбционным понижением прочности твердых тел. П. А. Ребиндер установил, что раскалывание небольших кристаллов кальцита и каменной соли облегчается при смачивании их различными жидкостями, в ряде случаев с добавками поверхностно-активных веществ. В основе этого явления лежит понижение свободной поверхностной энергии, т. е. работы образования новых поверхностей — плоскостей спайности кристалла, возникающих при расклинивании его в данной среде. [c.7]

Во многих аналогичных ситуациях, когда прочность твердых тел различной природы, контактирующих с теми или иными средами, оказывается пониженной, эта объясняется уменьшением поверхностной энергии твердого тела в результате адсорбции, хемосорбции, смачивания и других физико-химических взаимодействий [254]. Такой подход, впервые предложенный П. А. Ребиндером, оказывается весьма плодотворным и при описании геологических процессов. Однако сложность природных систем и недоступность большинства из них. прямому наблюдению требует большой осторожности в выводах и тщательного учета всех взаимосвязанных факторов, от которых зависит возможность эффекта и степень его проявления. К этим факторам относятся химический состав твердого тела и среды, определяющий характер межатомных взаимодействий реальная структура (дефектность) твердого тела условия деформирования. [c.92]

Вторая группа факторов, определяющих степень понижения прочности твердых тел под действием активных сред, связана с условиями, в которых протекают процессы деформации и разрущения, т. е. имеет кинетический смысл. Различия в скорости разнообразных природных процессов могут быть чрезвычайно велики (интервал значений характеристического времени растянут на 20 порядков величины). Поэтому в тех случаях, когда скорость модельного процесса сильно отличается от скорости в естественных условиях, адекватность модели может быть обеспечена выбором других параметров, также не похожих на природные, и вывод о степени правдоподобия того или иного механизма возможен лишь на основе анализа некоего комбинированного критерия подобия, учитывающего межфазные взаимодействия на поверхностях раздела. [c.94]

Сейчас наиболее крупным центром по развитию физикохимической механики является Москва. Московские ученые развивают теорию прочности твердых тел, физико-химию поверхностно-ак-тивных веществ, ведут исследования по поверхностным явлениям и поверхностным силам, адсорбционному понижению прочности твердых тел, гидрофобным взаимодействиям, агрегативной и кинетической устойчивости дисперсных систем, реологии и деформационным свойствам при высоких давлениях, механохимическим процессам. [c.12]

Влияние температуры детально рассматривается в [300]. При нагревании, как правило, снижается межфазная энергия за счет увеличения взаимной растворимости фаз, уменьшается вязкость жидкостей, возрастают коэффициенты объемной и поверхностной диффузии все это способствует снижению прочности твердых тел. К этому надо добавить, что очень яркие эффекты, состоящие в резком падении прочности, наблюдаются при нагревании минералов, содержащих связанную воду (серпентинита и др.), выше точки дегидратации, когда вода освобождается и приобретает подвижность [253]. Вместе с тем повышение температуры может и ослаблять влияние активной среды. Нагревание уменьшает адсорбцию и, следовательно, смесь активного вещества с неактивным при повышении температуры может действовать хуже. Увеличение коэффициентов диффузии может привести к тому, что жидкая фаза будет быстрее рассасываться в твердом теле, проникая в него через стенки трещины, что вызовет прекращение ее роста. [c.98]

Прочность и долговечность являются важнейшими свойствами полимерных материалов. Прочность реальных материалов не является материальной константой, так как зависит от многих факторов — времени или скорости действия нагрузки, температуры, вида напряженного состояния и др. Можно назвать две основные причины этого. Первая — существование во всех реальных материалах структурных дефектов и прежде всего микротрещин. Вторая — термофлуктуационный механизм разрыва химических связей. Соответственно этому возникли два подхода к прочности твердых тел механический и кинетический. Механический подход имеет свои достоинства и недостатки. Так, механика разрушения является основой инженерных методов расчета прочности деталей и конструкций, находящихся в сложнонапряженном состоянии. Математическая теория трещин, позволяющая рассчитывать перенапряжения вблизи микротрещины, является большим достижением механики разрушения. В то же время механический подход оставляет в стороне физические атомно-молекулярные механизмы разрушения и физическую кинетику разрушения в целом. Кинетический подход исходит из термофлуктуационного механизма разрушения, общего для всех твердых тел, в том числе и для полимеров. Суть этого механизма заключается в том, что химические связи в полимере разрываются в результате локальных тепловых флуктуаций, а приложенное напряжение увеличивает вероятность разрыва связей. [c.331]

Временные зависимости деформационно-прочностных характеристик полимеров детально были изучены Буссе и Лессингом на хлопковых волокнах и Голландом и Тернером на силикатных стеклах . Систематическое изучение временной и температурной зависимости прочности твердых тел и ее связи с механизмом разрушения было проведено Журковым с сотрудниками [16, см. также ]. [c.205]

В результате изучения механизма диспергирования твердых тел было установлено, что при деформации твердого тела на его поверхности образуются микротрещины. Работы А. Ф. Иоффе его школы показали, что именно образование микротрещин и особенно поверхностных микротрещин служит главной причиной резко пониженной прочности твердых тел по сравнению с теоретически возможной прочностью, вычисленной на основании данных об их строении. [c.232]

Наиболее важным и своеобразным является адсорбционное понижение прочности твердых тел, т. е. облегчение их диспергирования под действием внешних сил влиянием адсорбирующихся веществ. При этом новые поверхности развиваются иа основе разных поверхностных дефектов — изъянов структуры, развитие поверхностей облегчается адсорбцией. Предельным случаем является адсорбционное самопроизвольное диспергирование вследствие понижения поверхностной энергии до очень малых значений под влиянием поверхностно-активной среды. Именно такова природа самопроизвольного эмульгирования под влиянием больших добавок поверхностно-активных веществ и распускания (коллоидного растворения) бентонитовых глин в воде. Пептизация является диспергированием коагуляционных агрегатов, которые слабо связаны силами Ван дер-Ваальса и поэтому легко распадаются на отдельные первичные частички под влиянием адсорбции. [c.67]

Исходя из теоретических предположений расчетным путем установлено, что прочность твердых тел, в которых действуют ван-дер-ваальсовы силы примерно в 50—100 раз меньше, чем для тел, в которых взаимодействия основаны на валентных связях. Приближенная оценка прочности фазовых контактов в процессе коксования нефтяного сырья основывается на следующих представлениях взаимодействие частиц мезофазы развивается постепенно от коагуляционных контактов к фазовым с последующим образованием коксового скелета. Оценка прочности коагуляционного контакта, обра овапного в результате действия даль-нодействующих сил, между двумя частицами, соприкасающимися острыми ребрами с радиусами кривизны порядка микрон р[ = = (Л /-)/(12 2) (/4 —сложная константа Гамакера с учетом среды, г — радиус кривизны, /г — расстояние между частицами) дает величину р1<10 И. [c.179]

Выяснение зависимостей, относящихся к решению второй задачи, приводит к более полному пониманию процессов разрушения и повышения прочности твердых тел и устойчивости дисперсий, а также к нахождению новых путей механической обработки твердых тел. [c.208]

Есть много производственных процессов, где снижение прочности твердых тел просто необходимо ведь чем выше прочность материала, тем больше энергии требуется на его обработку. Следовательно, можно интенсифицировать такие важные процессы, как обработка металлов резанием и давлением, а также процессы, связанные с разрушением твердых тел (бурение горных пород, тонкое измельчение твердых тел в обычных условиях и условиях вибрации н ультразвука). [c.218]

О том, что прочность твердых тел может понижаться в результате адсорбции из окружающей среды поверхностно-активных веществ, известно уже много лет. Этот эффект наблюдался на самых разнообразных материалах — горных породах, стеклах, металлах. Среда, вызывающая понижение прочности, может быть газообразной и жидкой. Какова физико-химическая сущность эффекта Ребиндера, составляющего основу вторичной задачи физико-химической механики [c.218]

Научное исследование столь распространенного в природе и практике явления — понижения прочности твердых тел под влиянием активной среды Ребиндер начал в 1928 г. Он установил, что прочность кальцита и каменной соли сильно понижается, если их испытывать в водных растворах поверхностно-активных веществ. Ребиндер предположил, что в основе этого и подобных ему явлений лежит понижение свободной поверхностной энергии, т. е. работы образования новых поверхностей. Тогда же было экспериментально показано, что в соответствии с общими термодинамическими представлениями Гиббса, [c.218]

Получение материалов высокой степени чистоты. Установлено, что при глубокой очистке материалов от чужеродных примесей эти материалы обнаруживают новые свойства, очень ценные для техники. Так, например, достигнутая в настоящее время прочность твердого тела в десятки и сотни раз ниже теоретической, определяемой величиной межатомных связей в кристаллической решетке. Путь к повышению прочности лежит через очистку материалов и устранение дефектов кристаллической решетки. Многие чистые металлы [c.459]

Введение 197 2. Физико-химические явления при обогащении горных пород 201 3. Адсорбционное понижение прочности твердых тел. [c.6]

Адсорбционное понижение прочности твердых тел. [c.206]

Для облегчения процесса дробления важно понизить прочность твердых тел. Чем меньше прочность данного твердого тела, тем меньше энергии надо затратить на его разрушение (измельчение). Понижение прочности горных пород важно и при их добыче из горного массива. Самый механизм разрушения, который связан с образованием поверхности большого числа мелких частиц благодаря образованию новой поверхности разрыва, обусловлен протеканием поверхностных явлений. [c.206]

Благодаря широкому использованию в научных исследованиях дифракционных и рентгенографических методов анализа в первой четверти XX в. впервые удалось установить расстояния между атомами в металлических кристаллах. Впоследствии они были определены также для других твердых и твердообразныхдел. Это позволило теоретически подсчитать минимальные усилия, необходимые для сдвига одной атомной плоскости по отношению к соседней. Расчеты дали неожиданный результат оказалось, что теоретическое сдвиговое напряжение в несколько тысяч раз превосходит величины, которые были получены экспериментально. Следовательно, реальные материалы обладают гораздо более низкой прочностью по сравнению с теоретической. Высказанные положения были подтверждены также при рассмотрении теоретической прочности твердых тел.на разрыв и изгиб. Так, множеством экспериментов доказано, что прочность самых высокопрочных материалов и изделий в сотни раз ниже теоретической. Например, для разрыва монокристаллического цинка при температуре 18—25° С необходимо приложить напряжение около 5 кгс см , в то время как его теоретическая прочность составляет 2000 кгс смг . [c.214]

Академик П. А. Ребиндер указал Разрушение твердого тела всегда состоит в постепенном развитии новых поверхностей раздела с окружающей средой . П. А. Ребиндером развиты основы одного из новых научных направлений— физико-химической механики, в котором выводятся зависимости прочности твердых тел от протекающих в них поверхностных явлений. В частности, им открыто явление адсорбционного понижения прочности твердых тел, которое получило название эффекта Ребиндера. Оно заключается в том, что при адсорбции поверхностно-активных веществ на твердом теле уменьшается его сопротивление деформации и разрушению. Адсорбция, так же как и в случае жидкостей, понижает поверхностное натяжение твердых тел и поэтому уменьшает энергетические затраты, необходимые для разрушения. [c.206]

Механизм понижения пределов упругости, текучести и прочности твердого тела в присутствии небольшого количества адсорбирующихся веществ выяснен в последнее время благодаря работам Ребиндера с сотрудниками. [c.101]

На основе исследования этих закономерностей Ребиндер выдвинул весьма интересную идею созидания через разрушение . Суть идеи заключается в повышении прочности твердого тела путем разрушения его по всем дефектам (снижающим реальную прочность), с последующим прочным сращиванием образовавшихся частиц. Так, задача получения высокопрочного бетона со- [c.280]

Третья группа факторов, влияющих на адсорбционное понижение прочности твердых тел, включает особенности их реальной структуры, т. е. вид и распределение дефектов. Наиболее грубые дефекты — трещины, открытые поры, пустоты— облегчают транспорт жидких сред и создают концентраторы напряжений, что усиливает их действие [301]. Однако более универсальным дефектом, всегда присутствующим даже в сплошных породах, являются межзеренные границы. Известно, что переход от транскристаллитного разрушения к интеркри- [c.98]

Реальную прочность твердах тел удалось объяснить лииь о st [c.9]

На основе прочности фазовых контактов с валентными связями и межмолекулярных взаимодействий представляется возможным теоретически рассчитать прочность твердых тел. Однако, это весьма сложная задача, так как )езультаты расчета сильно искажаются из-за наличия дефектов, пористости и других причин. Предполагая, что твердое тело является совокупностью двух сред — идеально-упругой, которая подчиняется 1а-коиу Гука о пропорциональности деформации ириложенному напряжению, и вязкой, которая подчиняется закону Ньютона,— Максвелл предложил релаксационную теорию твердых тел, в соответствии с которой напряжение Ор зависит от деформации Бр и скорости деформации ( /вр/Л) [c.178]

Никонов Ю.А. Усталостная прочность твердых тел с позиции кинетической теории разрушения,- Автореф. дисс.. ..канд. техн.наук.- JL 1975. [c.179]

Адсорбционное понижение прочности твердых тел используют при механической обработке различных ыатериалов-розании, фрезе-poEAd, сверленяк и т.д. [c.59]

Понятие о теоретической прочности привлекается для оценки заложенных в различных полимерах ресурсов прочности От рассчитывается для твердых тел с идеальной структурой, не нарушенной никакими несовершенствами, дефектами и повреждениями. Теоретическая прочность как характеристика структуры твердого тела рассчитывается для простых видов напряженного состояния, например для всестороннего или одностороннего растяжения или же сдвига. Теоретическая прочность характеризует максимально возможную прочность твердых тел, находящихся при достаточно низких температурах (- 0 К) или подвергнутых кратковременным воздействиям, когда исключено термофлуктуа-ционное возникновение структурных дефектов. Методы расчетов теоретической прочности приведены в монографии [5]. [c.281]

Адсорбционное воздействие окружающейГ поверхностно-активной среды, понижая поверхностную энергию, облегчает развитие новых поверхностей, способствуя диспергированию, или в пределе (при сильном понижении поверхностной энергии почти до нуля) вызывает пептизацию, т. е. распад твердого тела под влиянием весьма малых внешних сил или только одного теплового (броуновского) движения. Кроме того, адсорбционные слои окружающей среды, проникая по сетке поверхностных дефектов деформируемого твердого тела двухмерной миграцией, стабилизуют эти дефекты, замедляя их обратное смыкание в период разгрузки. Это сильно понижает усталостную прочность твердых тел, их выносливость по отношению к периодическим (циклическим) нагружениям. Применение адсорбционно-активных сред с использованием радиоизотопов позволяет проследить кинетику развития сетки дефектов, начинающихся с поверхности деформируемого тела, и показать, что такая вторичная коллоидная структура определяет не только прочностные свойства, но может быть обнаружена и при достаточно малых напряжениях, где эта структура в ее развитии заметно влияет на упругие свойства твердых тел. [c.211]

Наука о прочности твердых тел и самых разнообразных конструкций и изделий на их основе за последнее десятилетие шагнула далеко вперед. Развитие космомеханики, ракетной и ядерной техники, авиастроения, химического и энергетического машиностроения, средств оборонной промышленности и многих других отраслей народного хозяйства немыслимо без высокопрочных материалов. Достигнутые человечеством успехи в освоении космоса, изучении межгалактических процессов, а также в управлении ядерной энергией — результат триумфа научной и технической мысли в разработке и создании сверхпрочных металлов и сплавов. [c.214]

Полимеры в стеклообразном состоянии обладают прочностью твердых тел если прилолсить значительную силу (при сжатии, растял ении, изгибе), они деформируются незначительно. Это объясняется тем, что в стеклообразном состоянии молекулы связаны наиболее прочно и наименее гибки. В сравнении с низко-молекулярными стеклами полимерные стекла могут несколько изменять свою форму под действием деформирующих усилий. Объясняется это тем, что часть звеньев сохраняет подвил<ность при наличии прочной связи на многих других участках макромолекулы. Низкомолекулярные стекла разрушаются без деформации или претерпевая едва заметную деформацию. В этом легко убедиться, если сравнить свойства органического стекла (поли-метилметакрилата) с обыкновенным (силикатным) стеклом. Чем нил<е температура в области стеклообразного состояния, тем меньшее число звеньев обладает подвилсностью, и при определенной температуре, называемой температурой хрупкости, полимерные стекла разрушаются без деформации, подобно низкомолекулярным стеклам. Более хрупки в равных температурных условиях стеклообразные полимеры, построенные из глобулярных частиц. Глобулярные молекулы теряют подвижность в целом, подобно молекулам низкомолекулярных соединений, и полимеры глобулярного строения раскалываются по линии раздела глобулярных частиц. Весьма валено поэтому в процессе переработки полимеров преобразовать глобулярную структуру в фибриллярную, что удается, например, при переработке поливинилхлорида. [c.17]

На основе исследования этих закономерностей Ребиндер выдвинул весьма интересную идею создания прочного материала через разрушение . Суть идеи заключается в повышении прочности твердого тела путем разрушения его по всем дефектам (снижающим реальную прочность), с последующим прочным сращиванием образовавшихся частиц. Такое упрочнение достигается в производстве бетона. Задача состоит в том, чтобы на начальном этапе бетонная смесь при минимальном содержании воды обладала бы легкоподвижностью, т. е. была бы удобной при укладке. Последнее соответствует наименьшей прочности структуры и достигается разрушением путем механического воздействия п введения добавок ПАВ. Получаемый таким способом бетон обладает значительно более высоким пределом прочности тт, чем обычный, полученный без применения ПАВ [12]. [c.274]