Журнал о Медицине
rss новости rss статьи rss все архив
Словарь научных терминов

Прочность

ПРОЧНОСТЬ, способность материала (или конструкции) сопротивляться внеш. мех. воздействиям, не деформируясь необратимо выше заданного предела, т.е. не разрушаясь (см. Деформация механическая, Механические свойства). Понятие "П." относят не только к мех. разрушению (П. на разрыв), но также к разрушению под действием агрессивных сред (см. Коррозия под напряжением), электрич. поля (пробой в диэлектриках), лазерного излучения. В данной статье рассматривается мех. разрушение, а именно П. на разрыв. В рамках механики сплошных сред П. рассматривается на основе представлений теории упругости и пластичности исходя лишь из энергетич. критерия разрушения и расчетов локальных перенапряжений вблизи полостей и трещин. Согласно этим представлениям, разрыв упругих тел (хрупкое разрушение) возможен, если кол-во упругой энергии, освобождающейся при росте трещины,
достаточно, чтобы скомпенсировать затраты энергии на образование новой пов-сти разрыва. Нормальные напряжения а вблизи вершины трещины м.б. рассчитаны по ф-ле:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/0/1/1/12011.jpeg

где r-расстояние от конца трещины, К- т. наз. коэф. интенсивности напряжений, к-рый зависит от формы и пластич. св-в материала. При нек-ром критич. значении Ккр трещина распространяется без дополнит. увеличения приложенного напряжения. Разрушающее напряжение sр для плоского напряженного состояния определяется ф-лой Гриффит-са:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/0/1/2/12012.jpeg

где E-модуль Юнга, d-эффективная поверхностная энергия, l-критич. размер трещины. Для разрушения упруговяз-ких (вязкоупругих) тел, в т. ч. полимерных, П. определяется условиями образования "шейки" на растягиваемом образце, т.е. условиями нарушения пластич. устойчивости (см. Реология).

Совр. подход к изучению проблем П. учитывает атом-но-мол. строение твердых тел. Данные об энергии межатомных связей и межмолекулярных взаимод. позволили рассчитать теоретическую П. твердых тел на разрыв, к-рая оказалась во много раз большей, чем измеряемая на опыте для реальных тел. Расхождение теоретической и практической II. объясняется наличием в телах особых участков - концентраторов напряжений (трещин), в к-рых возникают локальные перенапряжения при приложении к телу нагрузки. Бездефектные материалы обладают П., приближающейся к теоретической; таковы, напр., нитевидные кристаллы.

Кипегика разрушения. Физ. теории рассматривают деформирование и разрушение твердых тел как процессы, при к-рых в исходной структуре развиваются изменения под действием приложенной к телу нагрузки, а также происходят физ.-хим. превращения в поле мех. напряжений, вплоть до катастрофич. разрушения тела, в т.ч. возникновение, перемещение и взаимод. точечных, линейных и объемных дефектов. Эти процессы сильно зависят от т-ры. Описание кинетики процесса требует прямой регистрации возникновения и скорости роста множества трещин или скорости прорастания отдельной магистральной трещины через сечение образца, а на атомномол. уровне-регистрации скорости накопления элементарных актов разрушения, т.е. необратимых разрывов межатомных связей.

Интегральной характеристикой кинетики разрушения служит величина т, наз. долговечностью образца под данной нагрузкой, т.е. промежуток времени от момента приложения нагрузки до разрыва образца, испытываемого на растяжение. Долговечность т-характеристика, обратная средней скорости разрушения. Феноменологич. исследования кинетики разрушения сводятся к изучению зависимости долговечности от т-ры Т и напряжения а, или иначе-темпе-ратурно-временной зависимости П. разл. материалов. В определенном диапазоне т-р и растягивающих напряжений для всех материалов справедлива общая закономерность:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/0/1/3/12013.jpeg

где k-постоянная Больцмана, U0, g и т0-эмпирич. коэффициенты. Вид этой ф-лы дает основание считать, что разрушение твердых тел-процесс термофлуктуационный, при к-ром вследствие хаотич. движения составляющих систему частиц энергия теплового движения превышает нек-рый потенц. барьер разрушения U(s), напр. энергию, необходимую для разрыва межатомных связей в твердом теле. Высота барьера линейно уменьшается с увеличением приложенного напряжения. Предэкспоненц. множитель т0 не зависит от структуры тела и природы межатомных связей и имеет значения порядка 10-13 с, близкие к периоду собств. колебаний атомов относительно положения равновесия. Это отличает разрушение от др. кинетич. процессов, при к-рых изменения во взаимном расположении частиц (стерич. фактор) меняет Предэкспоненц. множитель на много порядков. Эксперим. значения U0, близкие к энергии межатомных связей, позволяют считать, что элементарные процессы разрушения представляют собой акты типа разрывов межатомных связей. Величина U0, как и т0, не чувствительна к структуре тела. Вся структурная чувствительность П. сосредоточена в коэф. у. Количественно у, имеющий размерность объема, в десятки и сотни раз больше атомного объема; его значение сильно меняется при легировании и предварит. деформировании металлов, пластифицировании и ориентировании полимеров, др. структурных воздействиях. Величина у имеет смысл произведения нек-рого активац. объема на коэф. перенапряжения в месте развития разрушения.

Термофлуктуац. представления были подтверждены прямым наблюдением за развитием разрушения в аморф-но-кристаллич. ориентированных полимерах на всех уровнях структурной организации. Так, с помощью спектральных методов (ИК, ЭПР, масс-спектрометрия и др.), малоуглового рентгеновского рассеяния и др. было установлено, что в полимерных образцах под нагрузкой распределение напряжений на межатомных связях неоднородно, появляются и накапливаются разорванные связи, концентрируются точечные (молекулярные) дефекты, накапливаются субмикротрещины размером порядка 103 нм. Сравнение скоростей накопления мол. дефектов и образования субмик-ротрещин привело к выводу о том, что первичные разрывы молекул служат как бы "спусковым крючком" для передачи цепи радикальной р-ции на соседние молекулы, т. е. можно говорить о "взрывном" механизме субмикроразрушения образца. Микрокиносъемка процессов образования и роста микро- и макротрещин подтверждает, что указанные микропроцессы лежат в основе макроскопич. разрушения полимера и определяют его закономерности.

Кинетика разрушения металлич. материалов, стекол и т. п. качественно м. б. рассчитана на основе термофлуктуац. подхода, однако из-за большой чувствительности к структуре тела эмпирич. значения коэф. т0, U0 и g в ф-ле для долговечности т могут сильно отличаться от расчетных; в этих случаях интерпретация их физ. смысла затруднительна. Это же относится и к нек-рым полимерам, в частности неориентированным. При анализе кинетики разрушения наряду с термофлуктуац. представлениями учитывают и хим. процессы, сопровождающие деформирование и разрушение (см. Механохимия).

Лит.: Регель В. Р., Слуцкер А. И., Томашевский Э. Е., Кинетическая природа прочности твердых тел, М., 1974; Бартенев Г. М., Прочность и механизм разрушения полимеров, М., 1984; Степанов В. А., Песчан-ская Н. Н., Шпейзман В. В., Прочность и релаксационные явления в твердых телах, Л., 1984; Берштейн В. А., Механогидролитические процессы и прочность твердых тел, Л., 1987; Эмануэль Н. М., Бучаченко А. Л., Химическая физика молекулярного разрушения и стабилизации полимеров, М., 1988. В. Р. Регель.


1. www.missus.ru: Кризисы семейной жизни по годам
02.05.2017
... вместе кризис 14 лет, не стоит отдаляться друг от друга. Вы проверили свои чувства на прочность, переживите вместе новый, нагрянувший кризис – "опустевшее гнездо". Ребёнок вырос, покинул отчий дом. Вы вдруг стали осознавать, что тем для беседы у вас нет, занять свободной время нечем. ...
2. www.missus.ru: Не кричать
24.04.2017
... Помнить, что дети ведут себя по-детски! Они еще незрелые люди, буквально. Они проверяют все на прочность и экспериментируют, чтобы понять, как что-то устроено. Их лобная кора разовьется окончательно только к 20 годам, а до этого времени ими будут руководить в первую очередь эмоции, а уже потом разум. ...
3. www.missus.ru: Царапины на ламинате
20.12.2016
... настоящее время ламинат широко применяется при оформлении полов. Он обладает рядом положительных характеристик, в том числе: износоустойчивость и достаточной прочностью, прекрасно и эстетично выглядит. И хотя ламинат (в зависимости от класса) достаточно устойчивый к образованию вмятин на его поверхности, случается – на нем появляются трещины (например, мебель ...
4. www.missus.ru: 8 лучших продуктов для красоты
18.10.2016
... придания ногтям прочности, употребляй яйца. Всего несколько штук яиц в неделю гарантируют твоим ногтям крепость. В яйцах содержится биотин, который и отвечает за прочность ...
5. www.missus.ru: Изменяешь мужу? Потомства не жди
28.07.2016
... она, но и отец. А раз так, то и волнений насчет судьбы будущего отпрыска возникнет куда меньше, чем если потенциальные родители не слишком рассчитывают на взаимную верность и, соответственно, прочность своего союза. Отсюда и большие шансы на зачатие. ...
6. www.pravda.ru: Иосиф Кобзон: "Хочется добровольцем пойти и сражаться в Донецк"
09.05.2014
... Советского Союза и всю жизнь воспеваю нашу Родину. Военно-патриотическая тема — основная в моем творчества уже 64 года. Будем петь с ними, с живыми героями войны, такая песня дает запас прочности государству и оптимизм нашим ...
7. www.pravda.ru: Дмитрий Ерохин пробежал больше половины пути от Москвы до Сочи
20.01.2014
... продолжает проверять на прочность ультрамарафонца Дмитрия Ерохина, который в одиночку бежит из Москвы в Сочи. За сегодняшний, 14-й день своего путешествия, экстремал преодолел еще 56 километров. Как рассказал ...
8. www.pravda.ru: Японцы создадут сеть для сбора космического мусора
20.01.2014
... должна помочь очистить околоземную орбиту от 100 миллионов небольших фрагментов космического мусора. Сеть выполнена из трех слоев переплетенного металлического волокна, что придает ей высокую прочность. ...
9. www.pravda.ru: Астронавты на МКС пытаются ликвидировать утечку аммиака
11.05.2013
... Томас Машберн и Крис Кэссиди. Если окажется, что причиной поломки был вовсе не насос астронавтам на длительный срок придется выключить одну из энергосистем, что оставит МКС без необходимого "запаса прочности". Работа американцев в настоящее время транслируется на сайте НАСА. ...
10. www.pravda.ru: Американцы изучили обломки северокойской ракеты "Ынха-3"
15.04.2013
... возможных сфер ее применения. Вывод специалистов гласит, что ракета действительно может быть использована для транспортировки боевого ядерного заряда. Более того, ученые также уверены, что форма, прочность материалов и другие технические параметры обтекателя ракеты свидетельствуют о том, что она изначально задумывалась именно для доставки ядерного оружия к цели, а не для запусков космических ...
11. www.pravda.ru: В Иркутском музее декабристов на праздновании Масленицы детей придавило глыбами льда
18.03.2013
... что ЧП произошло по вине организаторов, которые при проведении такого рода мероприятия не учли недавнего потепления, в результате которого стена подтаяла, а затем вновь замерзла, потеряв былую прочность, что чуть было не привело к серьезным последствиям. ...
12. www.pravda.ru: В России починят "убийц авианосцев"
14.03.2013
... прочность титановых лодок советской постройки была продемонстрирована в 1992 году, когда наша АПЛ "Кострома" столкнулась в Баренцевом море с американской субмариной типа "Лос-Анджелес". Российский корабль ...
13. www.missus.ru: Любовь будут проверять через сканирование
15.02.2013
... участники исследования были сильно влюблены в своих партнеров, что было заметно в ходе сканирования, однако у некоторых присутствовали маркеры, указывающие на прочность этих чувств", — прокомментировал руководитель исследования Артур Арон. ...
14. www.pravda.ru: Чаепития в Академии: Искусство служить Родине
15.02.2013
... нашей страны. С "грузом", с которым Россия вступила в кризис, связаны масштабы (худшее положение в "двадцатке") и длительность выхода страны из кризисной полосы. Следует подчеркнуть, что "запас прочности" в России, накопленный за счет доходов от высоких мировых цен на нефть, оказался равен только полугоду. ...
15. www.pravda.ru: "Стрижей" и "Русских витязей" пересадят на новые машины
24.12.2012
... В следующем году пилоты этих групп могут пересесть на новые отечественные истребители Су-30СМ и Су-35. По словам Бондарева, это "огромный шаг вперед", поскольку у этих самолетов хороший ресурс прочности, и они могут без проблем выполнять перелеты в любую часть мира. Кроме того, планируется создание новой группы на учебно-тренировочном самолете Як-130. ...
1 2 3 4 5 6 >




Здоровье и профилактика Акушерство и гинекология Стоматология Красота Зрение Энциклопеди Адреса Реклама
Видео