Теоретическая прочность и структура

Теоретическая прочность твердого тела (а ,) — это прочность тела с идеальной структурой (без повреждений и дефектов) при температуре абсолютного нуля т е в отсутствие теплового [c.316]

Прочность кристаллов при растяжении и сжатии изменяется не только от их строения, но и от размера с уменьшением размера она возрастает. Увеличение прочности кристаллов с уменьшением их диаметра (или поперечного сечения) обусловлено повышением степени совершенства их строения и снижением концентрации опасных дефектов дислокаций, пор, трещин и т. п. Вместе с тем полученная при опытах прочность монокристаллов далека от их теоретической прочности, что свидетельствует о высокой степени дефектности их физической структуры. Дефекты кристалла (трещины, царапины, поры, включения) являются местом концентрации напряжений и зоной начала его разрушения при нагрузке. [c.341]

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]

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]

При равной степени дефектности кристаллов прочнее из них оказываются те, у которых выше теоретическая прочность, обусловленная их химическим составом и строением кристаллической решетки. Поэтому во всех случаях наиболее прочными элементами кристаллической структуры цементного камня являются в первую очередь игольчатые кристаллы низкоосновных гидросиликатов кальция типа SH. Увеличение их доли в твердеющей системе способствует упрочнению цементного камня. [c.342]

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]

Прочность при одновременном разрыве всех химических связей вдоль поверхности разрыва относится к теоретической прочности 0т (при О К) или к предельной прочности Оп при температурах, отличных от абсолютного нуля. Причина низкой прочности реальных материалов (техническая прочность) заключается в наличии в них микротрещин и других слабых мест (дефектов) структуры. Под действием внешних или внутренних напряжений (I рода) возникают локальные концентрации напряжений, которые при относительно небольших нагрузках могут достигать теоретической прочности структуры. [c.281]

При отличных от нуля температурах и достаточно больших временах нагружения твердое тело с идеальной структурой разрушается при напряжениях, меньших теоретической прочности в результате флуктуаций и действия напряжения в нем возникают структурные дефекты, снижающие прочность. Соответственно в разрушении начинает играть роль временной фактор. [c.282]

Теоретическая прочность существенно зависит от структуры полимера и, в частности, от степени молекулярной ориентации. Для предельно ориентированного полимера при малых молеку- [c.16]

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]

Строгие расчеты теоретической прочности требуют знания а) структуры твердого тела б) потенциала межатомного взаимодействия. При первых расчетах теоретической прочности основную, чисто математическую трудность составляло суммирование межатомных взаимодействий по всей кристаллической решетке. Сейчас в связи с развитием электронно-вычислительной техники это препятствие в значительной мере устранено. Остаются трудности, связанные с недостаточностью наших знаний о структуре и о потенциалах взаимодействия. [c.13]

В предельно ориентированном линейном полимере теоретическая прочность вдоль оси ориентации (тип I на рис. 1.1) определяется химическими связями и структурой полимерной цепи, а поперек ориентации — силами межмолекулярного взаимодействия. Результаты точных расчетов [1.3] для некоторых предельно ориентированных полимеров и алмаза приведены в табл. 1.1. [c.16]

Разрушающее напряжение в вершине растущего нгк рез на тонком образце характеризует ту прочность, которой в дд дJ JX условиях обладала бы резина в отсутствие случайных дефектов либо структурных неоднородностей, т.е. близкую к так называемой теоретической прочности. Различные результаты испытании однотипных образцов (разброс показателей от образца к образцу) характеризуется коэффициентом изменчивости, отражающим неоднородность структуры резины. [c.537]

Расчитанная прочность в отличие от найденной из экспериментальных данных называется теоретической. Теоретическая прочность зависит от природы сил взаимодействия между частицами (ионная, ковалентная, металлическая связь и др.) и от структуры материала. Точный расчет значений теоретической прочности является весьма сложной задачей. Поэтому более или менее строгий расчет был проделан к настоящему времени только для каменной соли, чей монокристалл представляет собой кубическую решетку из ионов Ыа и С1 , между которыми действуют кулоновские силы притяжения. [c.11]

Было рассчитано максимально достижимое значение прочности высокоориентированных полимеров, т. е. прочность образцов с идеальной структурой при определенной температуре и продолжительности деформирования. Это значение составляет примерно от 1/3 до 4/5 от значения теоретической прочности [266, с. 181—204]. [c.128]

Обзор работ о влиянии структуры каучуков и резин на их прочность. Приведены сведения в. области исследования теоретической прочности резин, представления о влиянии ориентации и кристаллизации молекулярных цепей на статическую прочность резин при одноосном растяжении. [c.172]

Теоретический предел наполнения определяется таким количеством наполнителя, которое обеспечивает возможность образования достаточно прочной прослойки полимера между частицами наполнителя. Баргом [2] было высказано предположение о том, что- пределом усиливающего действия наполнителя является достижение теоретической прочности связующего, которая может быть реализована, если толщина прослоек мала и они максимально однородны по структуре. Однако приведенные выше данные говорят как раз о противоположном, указывая на неоднородность структуры поверхностных слоев. Поэтому вопрос о теоретическом пределе прочности можно рассматривать только с Точки зрения когезионной прочности связующего и механизма разрушения. [c.170]

Все существующие материалы имеют дефектную структуру, отличающуюся от идеальной. Поэтому фактическая техническая прочность материалов меньше, иногда на 2—3 порядка, теоретической прочности. Под теоретической прочностью понимают максимальную квазиупругую растягивающую силу, которая вызывает диссоциацию и преодолевает взаимодействие между частицами тела. [c.111]

Это уравнение применимо для любого типа связей, различная жесткость которых характеризуется значениями модуля Юнга. Для оценки теоретической прочности полимерных тел уравнение (IV. ) может быть использовано в грубом приближении, по-видимому, для предельно ориентированных линейных структур при низких температурах. [c.111]

В следующей главе будут рассмотрены высокопрочные твердые тела и полимеры с реальной неоднородной структурой, но без микротрещин. Прочность таких структур существенно ниже, чем теоретическая прочность От, но значительно выше прочности материалов с микротрещинами. [c.38]

Итак, хотя материалы, имеющие различные виды микротрещин, представляют огромную практическую важность, в последнее время все больше внимания уделяется созданию высокопрочных материалов с предельно возможной прочностью о . Эта прочность может быть достигнута для материала, структуру которого в идеале можно представить настолько однородной, что все полимерные цепи и химические связи в однородно напряженном состоянии нагружены равномерно. И хотя идеального материала с теоретической прочностью практически получить невозможно, к нему можно приблизиться вплотную, создавая материалы по возможности с однородной структурой. Предельная прочность Оп реальных полимеров имеет несколько [c.57]

Важнейшей характеристикой прочностных свойств является долговечность т (время, в течение которого нагруженный образец не разрушается), отражающая кинетический характер процесса разрушения. В инженерной практике используются понятия кратковременной и длительной прочности. Кратковременная прочность, или разрывное напряжение сгр, обычно определяется на разрывных машинах при заданных режимах скорости нагружения, которые соответствуют т= 1-5-10, с. Длительная прочность обычно определяется при нагружении статистическими или переменными напряжениями, малыми по сравнению с ар. Прочность полимеров значительно ниже теоретической прочности материала с идеальной структурой (гл. 1). Причина низкой прочности реальных материалов заключается в наличии микротрещин и других слабых мест (дефектов) структуры, вблизи которых под действием внешних или внутренних напряжений возникают локальные концентрации напряжений. Трещины в упругом твердом теле приводят к разрушению. [c.60]

Предельная прочность а меньше теоретической прочности От из-за структурной неоднородности материала и, следовательно, наличия в структуре прочных и слабых мест. [c.253]

Важнейшей характеристикой прочностных свойств является долговечность хи (время, в течение которого нагруженный образец не разрушается), отражающая кинетический характер процесса разрушения. В инженерной практике используются понятия кратковременной и длительной прочности. Кратковременная прочность Стр (или разрывное напряжение) обычно определяется на разрывных машинах при заданных режимах скорости нагружения и скорости деформации. Характерное время до разрушения — порядка 102 с. Длительная прочность обычно определяется при нагружении статическими или переменными нагрузками, малыми по сравнению с пределом прочности Ор. Кратковременная и длительная прочность полимеров относятся к технической прочндсти, которая обычно значительно ниже так называемой теоретической прочности материала с идеальной структурой. [c.281]

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]

Физико-химические основы разработки заключаются в следующем. Известно [130], что прочность структур, образующихся в процессе гидратации вяжущих, определяется, прежде всего, прочностью контактов между частицами твердой фазы. Наиболее прочными являются кристаллизационные контакты, или контакты срастания. Теоретические разработки Е. Е. Сегало-вой, П. А. Ребиндера, А. Ф. Полака, Г. С. Раптуновича [84, 95, 97, 102, 114, 115, 141] и выполненные экспериментальные исследования показали [c.32]

Однако за последние годы были разработаны методики, позволяющие, например, путем вытягивания линейного высокомолекулярного полимера из раствора, имеющего структуру геля, получать образцы полиэтилена, уже обладающие прочностью до 3 ГПа (метод Смита и Лемстра). Подвергнутый многоступенчатой вытяжке такой образец достиг прочности в 7 ГПа [261]. Полиэтилен с еще более высокой прочностью в 10 ГПа получили Марихин и Мясникова [262], применив многоступенчатую вытяжку к полимеру, полученному путем кристаллизации из сильно разбавленного раствора с перемешиванием (по-методу Пеннингса, см. [257, гл. 3]). Это практически совпадает с прочностью монокристаллов ПЭ и приближается к его теоретической прочности, оцениваемой (конечно, весьма приближенно) в 20—30 ГПа. Итоговое значение X при таких сверхвытяжках доходит до нескольких сотен. [c.379]

Одним из свойств, решающим образом зависящим от наличия дислокаций, является прочность кристаллических тел. Зная структуру и энергию химической связи между атомами в кристалле, можно рассчитать силу, необхо димую для деформации и разру шения идеального (т. е. не содер жащего дефектов) кристалла т. е. его теоретическую прочность Опыт показывает, что те напря жения, при которых происходят деформации и разрушение реальных монокристаллов, т. е. их реальная прочность, оказываются в 10 ... 10 раз меньше рассчитанных теоретически. В настоящее время доказано, что причина высокой пластичности и пониженной прочности заключается в существовании в реальных кристаллах легко подвижных дефектов — дислокаций. [c.97]

Теоретическая прочность хрупких полимеров обычно находится 1в разительном несоответствии с ее экспериментальными значениями [98]. Поэтому в расчетной практике иопользуется техническая прочность, определяемая случайным характером структуры реальных изделий. Для техничесмих полимеров эта структура, как правило, весьма неоднородна вследствие несовершенства строения (блоки, межкристаллитные грани, фибриллярные и глобулярные образования, аморфные прослойки и т. п.), что усугубляется полидисперсностью полимера, а также наличием в нем остатков мономера. [c.116]

В этом уравнении п — число дефектов в деформируемом объеме, а / (ор) — вероятность разрушения изделия, например модельной цепи, включающей п звеньев, каждое из которых имеет вероятность разрушения Р ох). Величина сГх характеризует прочность элементарной площадки (звена) в объеме изделия. Если приложенное напряжение а>Ох, то звено разрушается. Подобный подход позволяет учесть в расчете масштабный аффект, проявляющийся в снижении меха(нической прочности по мере увеличения объема изделия, поскольку повыщается вероятность наличия в его структуре слабого звена. В зоне такого дефекта обычно образуется центр разрыва, где напряжение соизмеримо с величиной теоретической прочности. Затем процесс распространяется на другие дефектные области, приводя к нарушению сплошности тела. [c.119]

Прегтлягаемый обзор может охватить только очень не-большую долю работ и дать краткие сведения о влиянии структуры каучуков и резин на их прочность, представления о теоретической прочности резин и небольшую сводку работ о влиянии ориентации и кристаллизации молекулярных цепей на статическую прочность при одноосном растяжении. В обзоре не будут затрагиваться исследования прочности резин при более сложных условиях деформации, а также исследования долговременной и усталостной прочности. Эти ограничения связаны не только с ограничениями объема обзора, но и со следующими двумя принципиальными положениями. Во-первых, прочность при одноосном растяжении отражает вое основные особенности прочностных свойств высокоэластичных сеток, она более, чем другие прочностные характеристики, исследована экспериментально и рассмотрена теоретически. Во-вторых, статическая прочность как кратковременное испытание не связана с процессами старения и утомления резин и одновреМ енно является одной из важнейших характеристик, определяющих их долговечность. [c.61]

Теоретическая или предельная прочность резин может быть определена как прочность идеальной по своей структуре эластичной полимерной сетки, способной к таким же большим обратимым деформациям, как и реальные резины (500—1500%). Теоретическая прочность эластомеров впре-дельно-ориентированном состоянии [1, 46, 47], очевидно, не может рассматриваться в качестве теоретической предельной прочности резин, поскольку в этом состоянии, так же как и в застеклованном состоянии, эластомер теряет свою способность к большим деформациям [48, 49]. [c.64]

НОСТЬ такой структуры должна была бы приближаться к теоретической прочности пучка параллельных молекулярных цепей, т. е. быть порядка 1000 кг1мм . Действительно, для линейных монокристаллов полиокси-метилена получены значения прочности около 400 кг1мм , тогда как максимальная прочность (при комнатной температуре) периодических фибриллярных структур не превышает 140—160 кг1мм . [c.51]

Литиевые консистентные смазки представляют собой пастообразные-коллоидные системы, дисперсная фаза которых состоит из волокнистых кристаллических частиц литиевого мыла, образующих трехмерную сетку, удерживающую углеводородное масло. Формирование той или иной структуры смазок, обусловленное процессами кристаллизации мыла, сильно зависит от ряда факторов. К ним следует отнести, в первую очередь, два 1) режим охлаждения смазки и 2) действие добавок различной природы. Влияние обоих факторов сводится к модифицированию первичных частиц мыла и их агрегатов, что заметно изменяет коллоидно-химические свойства смазок. Выяснение зависимости свойств и структуры смазок от условий их охлаждения и влияния добавок имеет, помимо теоретического интереса, большое практическое значение в связи с выявлением оптимальных условий приготовления смазок при их промышленном производстве. В литературе описаны попытки выяснения влияния на свойства и структуру смазок медленного охлаждения ( от 220°) изотропного раствора стеарата лития (Ь151) в углеводородных жидкостях [1—5] с задержкой охлаждения в течение определенного времени формирования структуры при различных температурах (/1). В работах [1—3] было показано, что задержка охлаждения на время не-менее 2—3 часов при /1 = 100° способствует образованию смазки с минимальной пенетрацией, что в нашем обозначении соответствует, по-видимому, максимальной сдвиговой прочности структуры Рг- При исследовании режима медленного охлаждения модельной смазки Ы81 — неполярное вазелиновое масло [4] — в широком интервале г (50—170°) установлена симбатность изменения Рг с tl и ни ири какой tl не было обнаружено максимума на кривой Рг 1 ). Отсутствие экстремального значения Рг для этой модельной смазки связано, по-видимому, с неполярной природой масла, а также, возможно, и с его сравнительно высокой вязкостью, так как оба фактора могут оказывать заметное влияние на формирование структуры смазки. В исследовании [5] было показано, что медленно охлажденная Ы81 — смазка, содержащая добавку щелочи (0,02%. [c.569]

Монография построена следующим образом. Вначале приведены сведеиия о теоретической прочности полимеров. Затем рассмотрены термофлуктуационный механизм и теория разрыва отдельно взятой полимерной цепи и полимеров с идеальной структурой, а далее — проблема разрушения простых твердых тел и полимеров с реальной структурой, где цеии нагружены неравномерно, но микротрещины отсутствуют (бездефектные материалы изучены научными школами проф. Ф. Ф. Витмаиа, автора этого предисловия и автора монографии). При этом развивается парадоксальная, на первый взгляд, концепция прочностных состояний. Впрочем, парадокс лишь кажущийся, поскольку прочность обусловлена структурой, а существование состояний с различной структурой комментариев не требует. [c.8]

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 многих твердых тел со сложной структурой [1.5] строгие расчеты теоретической прочности пока невозможны. В связи с этим пользуются приближенными оценками 3т- Так, Ороваи рассчитал максимальную квазиупругую силу Рт при отрыве друг от друга двух единичных площадок в твердом теле. Поскольку во многих случаях потенциальная энергия взаимодействия частиц неизвестна, Орован использовал следующее приближенное уравнение, выражающее зависимость квазиупругой силы от расстояния между частицами [c.14]

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]

Итак, за теоретическую прочность полимера Оп принимается прочность полимерных цепей с идеальной структурой, равномерно нагруженных при деформации. При этом структура кар-боцепных полимеров считается идеальной, если в цепях нет ослабленных связей С—С, а ее прочность характеризуется табличным значением прочности связи С—С для изолированных атомов, равной 345 кДж/моль [1.2]. [c.19]

Сверхпрочными можно назвать материалы, имеющие хорошо организованную бездефектную структуру и обладающие прочностью, сравнимой с теоретической. Такие материалы в промышленных масштабах еще не производятся, но встречаются в лабораторной практике в виде отдельных образцов. Высокопрочными являются материалы, не имеющие начальных микротрещин. Их прочность составляет от 1 до 3 ГПа, что на порядок ниже теоретической прочности, но на порядок выше прочности обычных технических материалов с микротрещинами. Так как образования микротрещин легче избежать в малых образцах (масштабный эффект прочности), высокопрочное состояние обычно реализуется на стеклянных и полимерных волокнах, тонких пластинках и т. д. Прочность большинства технических и строительных материалов, содержащих внутренние микроповреждения (микротрещины), значительно ниже. [c.39]

Причин того, что в отсутствие внутренних повреждений (микротрещин) полимеры не достигают теоретической прочности, может быть несколько. Во-первых, полимерные цепи вследствие неидеальности их структуры (включений других атомов, нарушения локальной структуры цени при полимеризации, включений звеньев различной регулярности, процессов окисления С—С-связей и т. д.) содержат наряду с основными, прочными, слабые связи. Поэтому полимер имеет слабые места (дефекты), даже если он обладает идеальной структурой в расположении цепей и все цепи нагружены равномерно. Во-вторых, прочность снижается из-за неравномерной нагрузки по цепям вследствие существования коротких и длинных цепей и различной их ориентации. В-третьих, снижение прочности связано с тепловым движением и термофлуктуационпым механизмом разрыва. Чем выше температура, тем больше давление фононного газа и тем вероятней флуктуационный разрыв. В-четвертых, прочность снижается из-за того, что реальные материалы имеют более или менее выраженную микронеоднородность структуры (чередование слабых и прочных мест). Прочность материала определяется слабыми местами структуры. [c.39]

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]

В них отражаются данные по свойствам элементов, известные к концу XIX — началу XX в., фундаментальные сведения по зарядлг ядра (атомному номеру) и формулам электронного строения атомов, ставшие достоянием науки в первой четверти XX в. В то же время важнейшие для понимания свойств элементов энергетические и силовые характеристики валентных электронов, определяющие силу связи их с ядром атома, тип химической связи образующегося соединения, ее прочность, структуру кристаллической фазы и другие свойства, по которым уже накоплен большой теоретический [c.8]