Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
В сложном напряжённом состоянии П. п. определяется иаи значение иен-рой номбииацни компонентов теи-аора напряжений или тензора деформации перед разрушением. При этом, вообще говоря, значение П. п. зависит от процесса деформации, т. е. от порядна приложения иагрузон. В нек-рых материалах разрушение наступает, иогда наибольшее растягивающее напряжение достигает предельного значения; в других — иогда предельного значения достигает наибольшее насательиое напряжение; в третьих — когда предельного значении достигает интенсивность напряжений, н т. п. Выбор П. п. зависит как от свойств материала, тан и от требований, предъявляемых к конструкции. Напр., в ряде случаев в конструнцни недопустимо возииииове-иие пластич. деформаций. При этом для определения П. п. используются условия пластичности.
Значение П. п. зависит от виеш. условий, иапр. от темп-ры, гидростатнч. давления, наличия химически агрессивной среды. Cm. также Прочность длительная. в. С. Ленский,
ПРОЧНОСТЬ ДЛИТЕЛЬНАЯ — разрушение материала не тотчас после приложения нагрузки, а по истечении иек-дэого времени. При этом разрушению предшествует о. или м. заметная деформацкя ползучести материалов (см. танже Прочность твёрдых тел). Явление П. д. позволяет использовать ноиструнцию в течение ограниченного (может быть, очень норотиого, но достаточного для выполиеиня заданной ф-ции) времени при больших иагрузнах, существенно превышающих на-грузии, допустимые при длит, эксплуатации.
П. д. характеризуется временем до разрушения при финснроваином напряжённом состоянии и при заданной темп-ре. Напр., в опытах с растяжением цилиндрич. образца строят кривые П. д., по к-рым определяется время до разрушения при заданном нормальном напряжении в поперечном сечеиии для разных значений темп-ры испытаний (рис.). Чем больше напряжение а, тем меньше времени проходит до разрушения. Для конструирования часто важно знать деформацию в момент, непосредственно предшествующий разрушению. Обычно чем больше время до разрушения, тем меньше накопленная деформация ползучести. В слож-
IOOD
I 10 100 1000
бремя до разрушения, в часах
ном напряжённом состояния кривую П. д. можно строить, иапр., как зависимость времени до разрушения от интенсивности напряжений. Для определения характеристик П. д. при изменяющихся во времени нагрузках пользуются теорией, основанной на понятии накопления в материале микроскопия, повреждений.
Исследование П. д. важно для определения времени безопасного функционирования (ресурса) коиструнции и решения проблемы наименьшего веса конструкции. Cm. также Запаздывание текучести. в. С. Ленский.
ПРОЧНОСТЬ ТВЁРДЫХ ТЕЛ — в широком смысле способность твёрдых тел сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимому изменению формы (пластич. деформации) под действкем внеш. нагрузок. В узком смысле — сопротивление разрушению.
В зависимости от материала, вида напряжённого состояния (растяжение, сжатие, изгиб и др.) и условий эксплуатации (темп-ра, время действия нагрузки и др.) в технике приняты разл. меры П. т. т. (предел текучести, временное сопротивление, предел усталости и т.д.). Разрушение твёрдого тела — сложный процесс, зависящий от ми. факторов, поэтому величины, определяющие П. т. т., являются условными.
Физическая природа прочности. П. т. т. обусловлена в конечном счёте силами взаимодействия между атомами или ионами, составляющкми тело. Напр., сила взаимодействия двух соседних' атомов (если пренебречь влиянием окружающих атомов) зависит лишь от расстояния между иимк (рис. 1). При равновесном расстоянии T0 ~ 0,1 нм (1 А) эта сила равна нулю. При меньших
Рве, 1. Зависимость силы взаимодействия двух атомов от расстояния между ними.
и не одного атома) локальное напряжение окажется больше а т, вдоль этой площадки произойдёт разрыв. Края разрыва разойдутся на расстояние, большее гк, иа к-ром межатомные силы уже малы, п образуется микротфещииа (рис. 2). Зарождению микротрещии при напряжении ниже стт способствуют термич. флуктуации.
\
Рис. 2, Трещина Гриффита; заштрихована область, в которой сняты напряжения . Стрелки указывают направленне напряжения.
расстояниях сила положительна и атомы отталкиваются, при больших — притягиваются. На критич. расстоянии гк сила притяжения по абс. величине максимальна и равна Напр., если при растяжении цилиндрич. стержня с поперечным сеченнем S0 действующая сила Р, направленная вдоль его оси, такова, что прихо-.ддацаяся на данную пару атомов внеш. сила превосходит макс. силу притяжения F т, то атомы беспрепятственно удаляются друг от друга. Однако, чтобы тело разрушилось вдоль иек-рой поверхности, необходимо, чтобм все пары атомов, расположенные по обе стороны от рассматриваемой поверхности, испытывали действие силы, превосходящей F т- Напряжение, отвечающее силе Fт, наз. теоретич. прочностью на разрыв стт (?1 » 0,1 Е, где E — модуль Юнга). Однако иа практике наблюдается разрушение при нагрузке P*, к-рой соответствует напряжение ст = P*/S в 100—1000 раз меньше а т* Расхождение теоретич. П. т. т. с действительной объясняется неоднородностями структуры тела (границы зёрен в полнкристаллич. материале, посторонние включення и Др.), из-за к-рых нагрузка P распределяется неравномерно по сечению тела.
