Гриффита теория разрушения

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]

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]

Учет изложенных обстоятельств, по существу, и был положен уже в первую теорию разрушения — теорию Гриффита [1]. Действительно, Гриффит для полости (трещины) в напряженной упругой среде, не привлекая представления об атомности строения среды, рассматривал упругую энергию, запасенную в окрестности трещины. Именно из этой энергии черпалась работа для образования новых поверхностей при росте трещины. Отсюда и выводился энергетический критерий разрушения — условия разрастания трещин [c.455]

После Гриффита было предложено несколько теорий разрушения хрупких тел, основанных на рассмотрении кинетики роста трещин. Ниже приведены теории, которые были специально разработаны для описания разрущения полимеров в жидких средах, хотя подразумевается, что жидкие среды не меняют механизма разрушения, а только ускоряют рост трещин. [c.238]

Теория Гриффита ф Учет механических потерь ф Виды рассеяния упругой энергии прн разрушении полимеров ф Безопасное напряжение [c.290]

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]

Теория Гриффита и большинство последующих рассматривают разрушение реальных материалов, имеющих до нагружения начальные микротрещины. Под действием приложенного растягивающего напряжения ст на краях микротрещин возникает локальное перенапряжение о, во много раз превышающее среднее напряжение, рассчитанное на все сечение образца. Гриффит рассматривал условие роста начальной поперечной трещины длиной Iq с точки зрения баланса упругой и свободной поверхностной энергии образца [c.290]

Механизм разрушения полимеров. Теория Гриффита [c.196]

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]

Теория Гриффита (см. главу 9) о хрупком разрушении пород постулирует существование микротрещин и молекулярных разрывов во всех кристаллических веществах. Под воздействием нагрузки разрушение начинается с концентрации напряжений на концах этих трещин. Во время бурения скважины лри ударах зубьев долота о горную породу образуются новые трещины. Рост имеющихся трещин или образование новых ведет к созданию дополнительных поверхностей и увеличению свободной поверхностной энергии. Поэтому в качестве постулата Ребиндер выдвинул положение о том, что жидкость, адсорбируемая на Поверхности трещин, снижает твердость породы за счет уменьшения поверхностной энергии образующихся трещин и, следовательно, повышает буримость породы. [c.287]

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]

Позднее представления Гриффита были положены в основу статистической теории хрупкого разрушения твердых тел, развитой многими авторами [152, 233, 256]. Обзор работ в этой области приведен в [44]. [c.117]

Параметры Е а у являются характеристиками свойств материала. В соответствии с теорией Гриффита критическое растягивающее напряжение хрупкого разрушения должно быть обратно [c.96]

В последнее время многие исследователи используют в качестве отправной точки теорию Гриффита. [4, с. 127—141], критика положений которой дана в гл. I. Для количественной проверки применимости этой теории для хрупкого разрушения полимеров сопоставляют критические разрушающие напряжения [c.97]

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]

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]

В основе теории Гриффита лежит закон сохранения энергии применительно к хрупкому разрушению. Гриффит полагал, что трещина растет лишь тогда, когда изменение упругой энергии в образце в результате разгрузки образца вблизи растущей трещины равно (или больше) изменению свободной энергии, возникающей за счет образования новых поверхностей. Приравнивая изменение упругой энергии изменению свободной [c.288]

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]

Другим недостатком этой теории является то, что в ней ие учитываются механические потери ири хрупком разрушении материала. Действительно, выше уже говорилось, что исходной посылкой в теории Гриффита является равенство изменения упругой энергии 11 увеличению свободной поверхности энергии е при росте трещины. Однако это условие может выполняться лишь в равновесном состоянии, когда скорость роста трещины стремится к нулю (что эквивалентно условию д]) /дс = 0). Если рост трещины происходит с конечной скоростью, то часть упругой энергии рассеивается, превращаясь в тепло. Очевидно, что закон сохранения энергии в этом случае должен быть записан в виде [c.289]

При dQ = 0 (случай, соответствующий теории Гриффита) трещина ие должна расти. При разрушении твердых тел обычно возможны несколько типов потерь энергии. К ним относятся [1] потери, связанные с рассеянием энергии вследствие затухания колебаний атомов после разрыва связей потери, возникающие в результа- [c.289]

Большое различие между экспериментальным и теоретическим значениями поверхностной энергии сопоставимо с соответству-юш им расхождением, известным для металлов, для которых, как указывалось, было высказано предположение о том, что, хотя по форме теория Гриффита и верна, входящие в нее члены, отражающие изменение поверхностной энергии, должны быть дополнены членом, учитывающим работу пластической деформации, которая фактически значительно больше, чем изменение поверхностной энергии. Эндрюс [20] высказал мысль, что величина, измеряемая при хрупком разрушении полимеров, должна быть названа параметром работы создания поверхности у, чтобы отличить экспериментально определяемую величину от истинной поверхностной энергии. [c.322]

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]

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]

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]

Термодинамика разрушения и критика теории Гриффита [c.89]

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]

Теория разрушения материалов, в которых энергия разрушения идет только на образование новой поверхности, носит название теории Гриффита. Известно (см. гл. 10), что наименьшие возможные деформации, приводящие к разрушению, наблюдаются у полимера тогда, когда он переходит из стеклообразного в хрупкое состояние. В этом состоянии перемещения структурных элементов оказываются минимальными, а следовательно, минимально и рассеяние энергии в виде теплоты. Поэтому теорию Гриффита часто. чазывают теорией хрупкого разрушения. [c.197]

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]

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 этом обзоре искомая функция распределения будет получена из теории вероятностей так, как это впервые сделал Джилвари - 1 , причем будут рассмотрены случаи как трехмерного , так и двухмерного твердого тела . Исходной физической посылкой рлужит теория хрупкого разрушения Гриффита , изложенная Берри (см. стр. 127). Согласно этой теории, разрушение хрупкого твердого тела, обладающего высокой разрывной прочностью, обусловленной энергией когезии, объясняется наличием высоких концентраций напряжения в вершинах или на краях субмикроскопических дефектов или трещин, которые обязательно существуют в большом образце. [c.474]

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]

Механический подход исходит из того, что в материале, прилегающем к вершине микротрещины при температуре выше 7 хр, когда предел текучести (вынужденной высокоэластичности Ов) становится меньше перенапряжений в вершине микротрещины, происходят микропластические деформации, снижающие концентрацию напряжения. Часть работы разрушения твердого тела идет на мик-ропластическую деформацию (механические потери первого вида). В связи с этим упругая энергия, идущая на разрушение твердого тела, возрастает. В этом подходе исходят из теории Гриффита и обобщают ее, вводя в формулу Гриффита вместо свободной поверхностной энергии а характеристическую энергию разрущения (или в дальнейшем — энергию разрушения) а, которая включает и свободную поверхностную энергию, и механические потери. Под характеристической энергией разрушения а понимается вся энергия, затрачиваемая на процесс разрушения при образовании единичной поверхности разрушения. [c.316]

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]

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]

В простейшей форме теория Гриффита пренебрегает каким-либо вкладом в энергетический баланс за счет кинетической энергии, связанной с движением трещины. Поэтому многие исследователи считали, что изучение хрупкого разрушения стеклообразных полимеров должно оказаться наиболее успешным, если принять меры для обеспечения столь малой скорости роста трещины, чтобы рассеивалось минимальное количество энергии. С учетом этого Бенбоу и Рэслер [8] предложили методику разрушения, согласно которой плоские полоски полимера раскалывались по длине при постепенном распространении трещины вплоть до середины образца. [c.319]

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]

При сравнении теории с результатами экспериментов, проведенных на металлах и полимерах, оказалось, что постоянная а в формуле Гриффита на много порядков больше величины свободной поверхностной энергии твердого тела [1.3, 3.32, 4.62 и др.]. Поэтому формула была обобщена на случай квазихрупкого разрушения путем введения вместо а характеристической энергии (5, отнесенной к единице образующейся поверхности разрушения. Если принять, что распространение микротрещииы начинается, когда О достигает критического значения 6,(, вместо формулы (4.29) для внутренней трещины в тонкой пластинке получается аналогичное выражение [c.89]

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]

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]

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]

Смотреть страницы где упоминается термин Гриффита теория разрушения: [c.53] [c.325] [c.87] [c.180]

Прочность и механика разрушения полимеров (1984) -- [ c.86 ]

Химия и технология полимеров Том 2 (1966) -- [ c.374 ]

ПОИСК

Смотрите так же термины и статьи:

Гриффита разрушения

Гриффита теория хрупкого разрушения

ЗЬ л Механизм разрушения 3 ВЫСОКОПРОЧНОЕ. 10 и теория Гриффита

Механизм разрушения полимеров. Теория Гриффита

Теория Гриффита и механика разрушения

Теория Гриффита ф Учет механических потерь ф Виды рассеяния упругой энергии при разрушении полимеров ф Безопасное напряжение Кинетическая концепция разрушения полимеров

Теория механического разрушения полимеров Гриффита

Справочник химика 21

Химия и химическая технология