Теоретическая прочность при сдвиге

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]

Теоретическая прочность существенно зависит от структуры полимера и, в частности, от степени молекулярной ориентации. Для предельно ориентированного полимера при малых молекулярных массах, когда разрушение идет не за счет разрыва химических связей, а путем относительного сдвига полимерных цепей и преодоления межмолекулярных сил, теоретическая прочность зависит от молекулярной массы. При больших молекулярных мас сах разрушение происходит путем разрыва полимерных цепей. Расчеты прочности последних сделаны пока для полиэтилена и капрона [5]. Для этих полимеров в предельно ориентированном состоянии теоретические прочности в направлении ориентации соответственно равны 3,52-Ю и 3,00-10 МН/м2, а в поперечном направлении — 0,26-10 МН/м (для капрона). [c.282]

Важнейшим шагом в понимании процесса деформации металлов явилось создание современной теории пластической деформации — теории дислокаций. Ее суть заключается в следующем. При изучении модели скольжения атомных плоскостей относительно друг друга оказалось, что величина теоретической прочности на сдвиг чрезвычайно велика. В расчетах предполагалось, что атомная плоскость движется как единое целое. Для ее передвижения на одно межатомное [c.216]

Прочность определяется критическим напряжением сдвига, при котором наступает резкий разрыв сплошности тела. Прочность реальных тел невелика вследствие наличия дефектов в структуре, развивающихся в процессе деформирования. Поэтому прочность реальных тел зависит от времени действия нагрузки. Для прочности характерна также зависимость от размеров тела чем меньше размер, тем выше прочность в связи с меньшей вероятностью развития опасных дефектов. Согласно статистической теории прочности, разрыв происходит не одновременно по всей поверхности разрушения, а постепенно. Разрыв начинается с самого опасного очага разрушения, где напряжение достигает значения, сравнимого с величиной теоретической прочности, а затем происходит в других дефектных местах. [c.70]

В следующих разделах этой главы будут кратко рассмотрены результаты расчета теоретической прочности при растяжении и сдвиге применительно к полимерам. Более подробные систематические обзоры по теоретической прочности твердых тел содержатся в работах [1.2—1.4]. [c.14]

Первый расчет теоретической прочности при сдвиге был выполнен Френкелем [1.7] для идеального кристалла без дислокаций и других нарушений структуры. Рассмотрим две соседние атомные плоскости в кристалле с расстоянием Ь между соседними атомами в направлении приложенного напряжения сдвига Ts. Расстояние между плоскостями равно do. При сдвиге верхняя атомная плоскость смещается относительно нижней на величину X (при 1 5 = 0 значение х = 0). При таком смещении атомных плоскостей атомы, находящиеся в соседних плоскостях, сближаются, и начинают проявляться силы отталкивания. Поэтому начальное расстояние между плоскостями несколько увеличивается. Соответственно потенциальная энергия взаимодействия атомов обеих плоскостей возрастает и достигает максимума, когда противолежащие атомы оказываются точно друг под другом. При дальнейшем смещении потенциальная энергия снижается до минимума и затем снова начинает возрастать. [c.18]

Келли [1.2] подробно рассмотрел проблему теоретической прочности при сдвиге. Напряжение сдвига может быть выражено уравнением [c.18]

ГПа. Для алмаза ири сдвиге плоскости (111) в направлении (ПО) получено значение Тт = Э,3 ГПа. Из этих данных следует, что значения теоретической прочности твердых тел нри сдвиге и при растяжении близки. [c.19]

Теоретическая прочность на сдвиг идеального кристалла может быть оценена по теории Френкеля [217 [c.64]

Критическое напряжение сдвига, определяемое по экспериментальным данным, в 10 раз ниже теоретической прочности на сдвиг. В табл. 31 приведены значения невосстановленной твердости, полученные по величине т р, и экспериментальные значения восстановленной твердости. [c.72]

Как известно [1—3], понятие дислокаций было введено в тридцатых годах нынешнего века для объяснения огромной разницы в значениях теоретической и реальной прочности кристаллов. Предполагалось, что основным свойством этих линейных дефектов, образующих внутри кристалла границу зоны сдвига, является способность к легкому перемещению под воздействием внешних напряжений низкого уровня. Само по себе движение дислокации вызывает необратимое формоизменение кристалла, его пластическую деформацию. Блестящее успехи в развитии методов обнаружения дислокаций, подтверждение правильности основных положений дислокационной гипотезы естественно стимулировали проведение огромного количества исследований, направленных на выяснение механизмов, лимитирующих скорость перемещения дислокаций и определяющих макроскопические характеристики пластической деформации и разрушения, и на поиск путей реализации высокой теоретической прочности кристаллов. Экспериментальные и теоретические исследования дислокаций в связи с механическими свойствами кристаллов стали уже традиционными. [c.239]

Монография содержит оригинальный материал по исследованию деталей машин при сложном напряженном состоянии. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований срезающего сдвига, возникающего в зонах концентрации напряжений. Рассмотрены критерии прочности и показано их применение для зон концентрации напряжений при упругих и пластических деформациях. [c.135]

Прочность монокристаллов в большой мере зависит от их ориентации по отношению к действующим напряжениям на сдвиг и при некоторых условиях может принимать весьма большие значения, но и в этих случаях их реальная прочность намного меньше теоретической [ 14]. [c.15]

Четвертая оценка — на основании теоретического предела прочности, равного примерно 300 кГ/мм , и максимального относительного сдвига, который составляет около 0.15 постоянной решетки, дает величину, меньшую даже 10 эрг/ион. [c.268]

Наконец, перейду к последней группе вопросов, именно к вопросам об электрической прочности. Здесь имеются очень существенные сдвиги. Прежде всего, весьма широко и, мне кажется, всесторонне изучена и теоретически разработана теория так называемого теплового пробоя. Электрический ток, проходящий сквозь диэлектрик, нагревает его, а так как с повышением температуры электропроводность быстро возрастает, то ток от нагревания усиливается и вызывает еще большее нагревание, которое еще больше усиливает ток, и т. д. Если отвод тепла не успеет уравновесить создаваемое током тепло, то температура катастрофически повышается и в конце концов разрушает диэлектрик. [c.294]

Мы привыкли считать, и это не согласуется с теорией Степанова, что пластическая деформация увеличивает прочность на разрыв, но влияние это второстепенное. Пластическая деформация увеличивает предел упругости главным образом путем искажения регулярности решетки. До достижения нового увеличенного предела упругости никакого сдвига не происходит, и поэтому нет возможности для разрыва. Увеличение количества сдвигов приводит к образованию все увеличивающихся напряжений и к нарушению сплошности до тех пор, пока в какой-то точке (более вероятно, на поверхности) не будет достигнут теоретический предел прочности. Развитие таких нарушений сплошности и приводит к разрыву. [c.299]

Теоретический анализ работы клеевых соединений на сдвиг и многочисленные опытные данные выявили, что прочность при сдвиге в основном зависит от длины клеевого шва в направлении сдвигающих усилий и толщины склеиваемых металлических деталей. [c.406]

Симметричные образцы (с двусторонней нахлесткой или двусторонней накладкой) теоретически должны иметь большую прочность, так как в 1шх почти исключается влияние отрывающих усилий . На практике, однако, разрушение клеевых швов происходит неодновременно по двум плоскостям, что часто сказывается на уменьшении величины предела прочности при сдвиге. Соответствующие экспериментальные данные для клея ПУ-2 приведены 2 д табл. 173. [c.409]

Однако химики-исследователи изучают механические свойства отдельных полимерных материалов в зависимости от их молекулярных параметров, как, например, строения, молекулярного веса, формы, молекулярной и надмолекулярной структуры и т. д., поскольку указанные свойства определяются именно этими факторами. В качестве предварительной характеристики изменения полимера под действием механических сил служит определение изменения деформации во времени — определения линейной, нелинейной деформаций и процесса разрушения. Линейная деформация наблюдается в области малых напряжений и деформаций она характеризуется зависящим от времени модулем эластичности и коэффициентом Пуансона или модулем Юнга и модулем сдвига. Методами определения линейной деформации являются опыты на растяжение, изгиб, кручение, измерение твердости и т. д. Все измерения этого типа основаны на определении модуля эластичности. Нелинейные деформации полимеров до сих пор не были установлены в чистом виде обычно их надо учитывать как фактор, искажающий результаты при определении линейной деформации или при явлениях разрушения. Физическое описание процессов разрушения наиболее сложно, так как, например, хрупкое разрушение объясняется в основном наличием неоднородностей и слабых мест, которые и определяют характер разрушения. Любое тело, кажущееся однородным, в действительности обладает большим числом мелких дефектов, в которых начинается всякое хрупкое разрушение (трещина) и через которые оно разрастается. Поэтому по разрывной прочности никогда нельзя делать выводы о теоретически ожидаемой прочности связи. В соответствии с этим исследование процессов разрушения не может быть использовано для изучения зависимости свойств полимеров от их строения, молекулярного веса и т. д., так как разрушение поли- [c.199]

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]

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]

Под теоретической прочностью о ,, твердого тела [1.2, 1.3] в соответствии с классическим определением Борна и Цвикки понимается прочность тела с идеальной (не искал<енной повреждениями и дефектами) структурой при температуре, равной абсолютному нулю, в условиях квазистатической однородной деформации растяжения и сдвига. Эти условия обеспечивают одинаковую нагруженность всех межатомных (химических) и межмолекулярных связей и одновременный разрыв всех связей по поверхности разрушения при одноосном растяжении и сдвиге. При одноосном растяжении происходит удаление друг от друга атомных плоскостей в направлении растяжения, а при сдвиге — скольжение атомных плоскостей. [c.11]

Для полимеров расчет теоретической прочности при сдвиге не проводился. Такой расчет представляет большие трудности, чем расчет прочности при растяжении ориентированного полимера они связаны с тем, что в кристаллических полимерах нет столь совершенной кристаллической структуры, как в металлах и других кристаллах. Поэтому для оценки Гт приходится пользоваться формулой Орована [c.19]

Оцененная таким образом для предельно ориентированного полимера теоретическая прочность при сдвиге вдоль оси ориентации %т (тип 111 на рис. 1.1) значительно меньше От при растяжении, так как в первом случае преодолеваются силы межмолекулярного взаимодействия, а во втором рвутся химические связи. При сдвиге перпендикулярно направлению ориентации (тип IV на рис. 1.1), наоборот, Хт значительно больше, чем при поперечном растял<еиии (тип II на рис. 1.1), так как при поперечном сдвиге рвутся химические связи, а при растяжении преодолеваются силы межмолекулярного взаимодействия. Так же ведут себя и модули упругости G ч Е. [c.19]

Так, диффузионная подвижность цинка в Н. к. меди значительно меньше, чем в обычных монокристаллах при т-ре 600—700° С предэкспонен-циальный фактор составляет 1,1 X X 10 см 1сек, энергия активации диффузии 13 ккалIг-атом. Низкие значения предэксноненциального фактора и энергии активации диффузии обусловливаются наличием совершенной поверхности у Н. к., что приводит к малой скорости образования вакансий. Механическая прочность различных нитевидных кристаллов приближается к нижнему пределу теоретической прочности на сдвиг. Так, прочность кристаллов окиси алюминия достигает 2800 кгс мм , карбида кремния — 3200, железа — 1300, кобальта — 600, меди — 450, никеля — 300 кгс1мм . С увеличением размера прочность Н. к. уменьшается, приближаясь к прочности обычных монокристаллов. Их упругая деформация составляет несколько процентов. Характерная особенность пластического разрушения Н. к.— распространение сдвига по одной системе скольжения. Кроме обычной статической, П. к. (особенно очень тонкие) отличаются большой усталостной прочностью. Увеличение такой прочности с уменьшением размера обусловливается тем, что вероятность нахождения опасных дефектов в объеме и на поверхности снижается. Особые магн. св-ва объясняются высоким совершенством поверхности Н. к. Так, коэрцитивная сила тонких кристаллов железа достигает 500 9. С увеличением размера кристаллов поверхность ухудшается, отмечается зарождение доменов у поверхностных дефектов, что вызывает [c.78]

Теоретическую прочность на сдвиг исходя из уточненных моделей. межатомного взаимодействия оценивают величиной 120 ГПа [370]. Экспериментально полученные значения напря.жений сдвига составляют 8,7 ГПа при испытаниях на трение [267] и 0,3 ГПа — при испытаниях на кручение (316). [c.64]

Тейбор и другие отмечали, что для любой системы, имеющей 9=0, величина определяется как удвоенное поверхностное натяжение жидкости. Отсюда, в предположении, что силы притяжения, вызывающие адгезию, практически действуют на расстоянии не больше ЗА, можно довольно просто рассчитать прочность клеевого соединения. Рассчитанный таким путем предел прочности при растяжении равен 2000 кГ/см , что намного больше действительной нагрузки, требующейся для разрушения обычных клеевых соединений. Таким образом, когезионное разрушение соединения значительно более вероятно, чем адгезионное разрушение, т. е. разрыв обычно происходит в объеме адгезива, а не по границе раздела адгезива с соединяемыми поверхностями. Наличие в уравнении (10) поправочного члена [sv приводит к тому, что при нулевом краевом угле энергия адгезии оказывается больше 2у1у . Это означает, что в тех случаях, когда жидкий адгезив образует с поверхностью твердого тела краевой угол, равный нулю, теоретическая прочность соединения на границе раздела адгезив —твердая поверхность всегда много больше реально наблюдаемой прочности соединения, определяющейся прочностью при растяжении или при сдвиге самого адгезива. [c.294]

Сиязапниес этим явлеппя, такие, как очевидная неспособность жидкостей выдерживать растяжение, а также процесс образования пузырьков в жидкостях прн больших скоростях сдвига, были исследованы Харвеем с сотр. [81]. Показано, что эти явления обуслонлены микроскопическими пузырьками газа, образующимися на поверхности. В отсутствие таких пузырьков, как показал Бриггс [82], вода и органические н идкости обладают воспроизводимой прочностью на разрыв порядка 100—300 атм, что можно было бы оншдать, исходя из теоретических соображений. [c.558]

В ходе измерения прочности пленки битума происходит разрыв ее по битуму, и при нулевом контактном угле работа адгезии на единицу поверхности равна, в соответствии с уравнением (77), удвоенному поверхностному натяжению битума. Для теоретического определения прочности пленки необходимо, чтобы она разрывалась, так как силы притяжения между молекулами с расстоянием очень быстро уменьшаются В связи с наличием остаточных напряжений пленка разрывается при некотором сдвиге в битуме, и расстояние, на которое смещаются пластинки при разрыве пленки, несколько больше. После разрыва молекулы на вновь образованной поверхности располагаются неупорядоченно и можно принять, что поверхностное натяжение на этой новой поверхности близко по значению к тому, которое дается в табл. 1.8 для 30-минутного старения. На этом основании прочность пленки как функция поверхностното натяжения выражается [c.76]

Теоретически доказано и экспериментально установлено, что тпдратные слои обладают значительной толщиной. Под воздействием активных центров поверхности глинистых частиц молекулы воды могут быть упорядочены на расстояниях до 300-10- см от поверхности. Поэтому нри сближении двух частичек в электролите между ними возникают электростатические силы отталкивания в результате перекрытия их двойных слоев. Сближению частичек также препятствуют повышенные механические свойства (вязкость, прочность иа сдвиг и т. п.) связанной воды, молекулы которой ограничены в движениях. [c.61]

Это значит, что и в полимерах прочность, определенная экспериментально как напряжение, вызывающее разрушение, образца при растяжении, жaт iи, сдвиге, изгибе, ударе и т. п., во много раз меньше ее теоретического значения. Это различие обусловлено наличием в реальной структуре дефектов, обусловленных методикой получения полимерного материала, и дефектов, появившихся в результате изготовления образца для испытаний. В последнем случае чаще всего возникают поверхностные дефекты. [c.195]

Если для характеристики прочности материала взять за основу его предельное напряжение сдвига (а это дает некоторые экспериментальные и теоретические преимущества перед традиционными методами испытания на разрыв, сжатие, изгиб, надрыв, продавливание и т. д.), то с уменьшением количества воды в системе целлюлозное волокно — вода уирочнение очень близко к экспоненциальной функции от концентрации сухого вещества [14]. При малых концентрациях вещества (до 6—12%) экспериментально не удается установить отклонения от этой функции. При больших концентрациях начинает играть видную роль стерический фактор волокна мешают друг другу занять пространственно наиболее выгодное положение, и тесный контакт поверхностей не может возникнуть. Чем меньше жесткость волокна, тем ближе к идеальному положению они размещаются. [c.245]

Френкель (1926) развил наиболее общий подход к проблеме провдос-ти и пластичности идеальных кристаллов и получил значение критического напряжения сдвига порядка ц12тт (ц — модуль упругости на сдвиг) [8]. Это значение прочности, так же как значения прочности, полученные во многих других теоретических работах, включая машинное моделирование, значительно превышает реальную прочность кристаллов [9]. [c.15]

В некоторых случаях при высокой производительности изделие, выходящее из экструдера, имеет грубую и неровную поверхность. Такое явление часто бывает следствием так называемого разрушения потока расплава, которое происходит, когда напряжения сдвига превышают предел прочности материала. Разрушение потока может наблюдаться, например, в головке в месте резкого сужения канала, когда значительно возрастает градиент скорости. Исследования Торделла показали, что разрушение потока происходит при критических напряжениях, величина которых зависит от вязкости расплава, давления в головке и ее геометрических параметров. Чтобы избежать разрушения потока расплава, надо уменьшить производительность экструдера. Следовательно, правильный выбор геометрических параметров внутренних каналов головки имеет существенное значение. Теоретические исследования характера разруше- [c.162]

Зарождение трещин в кристалле происходит в результате сдвига при наличии дислокаций или даже дефектов атомного размераг. Если принять различие в прочности теоретической и экспериментальной равным 10 , то из сравнения уравнений (28) и (29) имеем [c.143]

С увеличением содержания волокон возрастают плотность пластика, его прочность вдоль волокон, модуль упругости вдоль и поперек волокон, модуль сдвига и др. (рис. IV.13, .14, IV.22), подчиняясь (с- достаточной для инженерной практики точностью) закону аддитивности [62]. При этом показатели механических свойств пластика возрастают с увеличением степени наполнения до определенного предела, обусловленного плотностью упаковки волокон в композиции с сохранением монолитности связующего. Теоретически рассчитано, что наибольшая степень наполнения составляет при тетрагональной укладке волокон 78,5 объемн.%, а при гексагональной — 90,7 объемн. % [63, с. 305]. В реальных пластиках наибольшая степень наполнения значительно меньше и зависит от формы наполнителя и технологии изготовления пластика. В табл. IV.9 и на рис. .14 приведены данные о прочности при растяжении однонаправленных эпоксидных стекловолокнитов в зависимости от степени наполнения. Образцы изготовлены методом жидкофазной ( мокрой ) намотки на плоскую форму. Заготовку разрезали по концам оправки, слои собирали в пакет и прессовали в плиту при давлении 2 кгс/см . [c.143]

Прочность адгезионной связи между волокнами и матрицей оказывает решающее влияние на прочность композиций с короткими волокнами. Необходимо добиваться максимальной сдвиговой прочности по границе раздела волокно — полимер. В промышленности стеклопластиков успешно применяются аппреты, способствующие повышению адгезионной прочности стеклянных волокон к полиэфирным и эпоксидным смолам. Физико-химические процессы, протекающие при аппретировании стеклянных волокон, изучены достаточно хорошо [63]. В качестве аппретов обычно используют кремнийорганические соединения, в которых органический радикал совместим с полимерной матрицей. При гидролизе одной или нескольких связей =Si—ОК в молекуле аппрете образуются силанольные группы =51—ОН, способные реагировать с аналогичными группами гидрофильной поверхности стеклянных волокон. Теоретически между стеклом и полимерной матрицей образуются ковалентные связи. Важнейшей особенностью-стеклопластиков с обработанными аппретами стеклянными волокнами является значительно меньшая потеря ими прочности и жесткости при выдержке во влажной среде. Аппреты повышают прочность при изгибе и сдвиге однонаправленных стеклопластиков, однако они оказывают значительно меньший эффект на прочность при растяжении. В полимерных композициях с короткими волокнами использование аппретов целесообразно, если они обеспечивают заметное улучшение их свойств. В полиэфирных и эпоксидных стеклопластиках адгезионная прочность между стеклянным волокном и связующим достаточно высока и без использования аппретов вследствие хорошего смачивания волокон жидкими смолами, однако в термопластах, наполненных волокнами любых типов, значительно труднее добиться хорошего смачиванид волокон полимерами и высокой адгезионной прочности между ними. Большое число исследований проведено по нахождению условий аппретирования стеклянных волокон, вводимых в термопла- [c.97]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология