Гриффита теория хрупкого разрушения

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]

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]

ТЕОРИЯ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГРИФФИТА [c.127]

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]

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]

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]

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]

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]

Хотя теория Гриффита удовлетворительно описывает поведение неорганических стекол, Берри [89] (см. также [773, гл. 11]) и другие исследователи показали, что экспериментально определяемые значения 5 в 100—1000 раз превышают теоретически рассчитанные, если расчет проведен в предположении, что разрушение происходит только вследствие разрыва связей. Исследования поверхностей разрыва показали, что полимеры испытывают большие пластические деформации, следствием которых, по-видимому, и является упомянутое расхождение. Для набухших резин, не подверженных пластическому течению, экспериментальные значения 5 близки к предсказываемым. Таким образом, в приложении к полимерам в уравнении Гриффита следует учитывать возможность локализованной пластической деформации (вязкого течения) даже для чисто хрупкого разрушения. Уравнение в более общем виде можно получить, если в уравнении (1.14) заменить 5 на 5 + Р, где Р учитывает энергию пластической деформации [704], или использовать обобщенную величину Т, учитывающую все процессы, протекающие с рассеиванием энергии [767]. Для характеристики критического количества энергии, необходимого для начала процесса разрушения, используется поверхностная энергия разрыва у, которая может быть рассчитана по уравнению [c.45]

Существенным недостатком книги является игнорирование работ советских ученых. А между тем советские физики не только первыми экспериментально доказали наличие и количественно оценили роль микротрещин при хрупком разрушении (без чего система взглядов Гриффита оставалась бы изящной гипотезой), но и вскрыли несостоятельность той части его теории, в которой разрушению придается критический характер, не зависящий от времени и теплового движения . [c.6]

А. П. Александровым и С. Н. Жур-ковым 19]. Сущность этой теории состоит в том, что разрыв происходит не одновременно по всей поверхности разрушения, а постепенно. Начинается разрыв с самого опасного очага разрушения, на котором перенапряжение достигает значения, сравнимого с величиной теоретической прочности. Затем идет разрушение в новых дефектных местах. Таким образом, в отличие от критического характера разрушения по Гриффиту, происходящего со скоростью звука, А. П. Александров и С. Н. Журков впервые рассматривают хрупкое разрушение как процесс и исследуют его развитие во времени. [c.233]

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]

Несовпадение теоретических и экспериментальных значений для полиметилметакрилата связано, вероятно, с тем, что при расчете не учитывались проявление вынужденно-эластической и высокоэластической деформации, редакционный характер деформации полимеров и некоторых других материалов. Таким образом, основным недостатком теории Гриффита является то, что она рассматривает лишь один тип деформации — упругую деформацию — и не учитывает весь комплекс механических потерь при деформации, а также временной характер этого процесса. Несмотря на это, она имела и имеет большое значение для рассмотрения механизма разрушения хрупких тел. [c.214]

При разрушении хрупких металлов и стекол механич. потери малы, и при интерпретации экспериментальных данных широко используют теорию прочности А. Гриффита, не учитывающую б . Согласно этой теории, упругая энергия деформирования концентрируется вблизи микротрещин и целиком расходуется на образование повой поверхности при росте трещины. Прочность м. б. определена по ф-ле [c.114]

Первая физическая теория прочности была предложена Гриффитом в 1921 г. [238]. Эта теория основывалась на законе сохранения энергии и предназначалась для низкопрочных дефектных стекол. Следовательно, теория Гриффита не рассматривала молекулярный процесс разрушения хрупкого материала. [c.93]

Теория Гриффита- также не учитывает механические потери при разрушении идеально хрупкого тела [190, 228, 243]. [c.95]

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 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]

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]

Теория хрупкого разрушения Гриффита неоднократно подвергалась критике. Основные возражения обусловлены тем, что хрупкое разрушение — процесс, связанный со временем и не носящий катастрофического характера в том смысле, что разные по величине напряжения могут вызывать разрушение за различные промежутки времени (см. Александров А. П., Ж У Р к о в С. Н., Явление хрупкого разрыва, ГТТИ, 1943 Ж У Р к о в С. Н., Нарзул -л а ев Б. Н., ЖТФ., 23 № 10, 1677 (1953) Бартенев Г. М., Зуев Ю. С., Прочность и разрушение высокоэластичных материалов). — Прим. ред. перев. [c.127]

Как было показано в статье Д. Берри Общая теория хрупкого разрушения , критерий механической неустойчивости Гриффита можно применять к любой системе, если энергию деформации и поверхностную энергию выразить как функцию длины трещины. В прошлом наибольшее внимание уделялось рассмотрению модели, в которой трещина распространяется вдоль срединной плоскости полоски под действием сил, приложенных к ее свободным концам (см. Д. Берри, Общая теория хрупкого разрушения , рис. 3 3.10,18,34,42 в зтой модслй МНОГО недостзтков как [c.172]

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]

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]

Берри 32 показал, что прочностные свойства полистирола и полиметилметакрилата удовлетворительно описываются теорией Гриффита. Он установил, что хрупкое разрушение этих материалов вызывается катастрофическим распространением трещины в образце, которое приводит к тому, что полимер разрушается под действием напряжений, много меньших, чем его теоретическая прочность. Берри также обнаружил, что в материале всегда присутствуют трещины определенных размеров, из-за которых не может реализоваться полная внутренняя прочность полимера. Уоллок с соавторами экспериментально установили наличие микротрещнн в полиметилметакрилате, причем они объяснили хрупкое разрушение развитием макротрещин, формирующихся вокруг микродефектов. [c.392]

В 40-х годах нашего столетия интерес к теории Гриффита возродился при анализе серии катастрофических хрупких разрушений стальных судовых конструкций, и его идеи были существенно развиты другими исследователями, в первую очередь Орованом [2] и Ирвином [3]. В идеально хрупких телах термодинамическая поверхностная энергия соответствует энергии, затрачиваемой на образование единицы поверхности при росте трещины. Однако в реальных материалах, за редким исключением, при образовании новой поверхности при росте трещины энергия может поглощать- [c.53]

Как отмечает Г. И. Варенблаттв работе Об основных представлениях теории равновесных трещин, образующихся при хрупком разрушении (сб. Проблемы механики сплошной среды , Изд. АН СССР, М., 1961), предложенный Гриффитом энергетический метод сводит определение размеров трещины к отысканию производной от згпомянутого уменьшения упругой энергии тела по размеру трещины, т. е. так называемой скорости освобождения упругой энергии, Прим. ред, [c.104]

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]

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]

Впервые представления о роли поверхностной энергии при разрушении твердого тела были сформулированы в теории прочности идеальных упруго-хрупких тел Гриффитом [171]. Согласно его теории, вся механическая энергия, необходимая для разрушения твердого тела, расходуется на образование при разрушении новых поверхностей раздела. Хотя эти представления являются весьма идеализированными и не учитывают разного рода потерь механической энергии, сопровождающих разрушение твердых тел [172], сами представления о разрушении как о поверхностном явлении оказались весьма плодотворными. Развитие этих представлений, связанное с именем Ребиндера и его школы, привело к появлению новой самостоятельной области науки — физикохимической механики. В настощее время влияние изменения межфазной поверхностной энергии на механические свойства и прочность твердых низкомолекулярных тел изучено достаточно детально [168—170]. [c.101]

Применение ЛУМР чрезвычайно эффективно при прогнозировании поведения при разрушении хрупких материалов, но оно менее эффективно в случае пластичных или вязкоупругих материалов, в том числе большинства полимеров. Для решения этой проблемы предложено несколько подходов, в частности широко распространено применение нелинейно-упругого интеграла по линии, так называемого интеграла / или интеграла Райса [6], близкого но смыслу к G . Недавно Эндрюс [7] предложил для полимеров более общий подход, основанный на теории Гриффита. [c.55]

Первая физическая теория прочности Гриффита и большинство последующих относятся к низкопрочным, хрупким, материалам. Наличие начальных микротрещин приводит к механизму разрушения, отличному от механизма разрушения высокопрочных материалов. Так, в материалах, содержащих начальные микротрещины, трещины разрушения начинают расти после приложения нагрузок, превышающих безопасную. В хрупких телах начальные микротрещины характеризуются более или менее резким распределением их по степени опасности. Поэтому прочность и долговечность хрупких материалов практически определяются ростом одной, реже нескольких самых опасных микротрещин. В результате низкопрочные стекла разрываются на макрочасти. [c.88]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология