Материалы для современной медицины. Канюков В.Н - 24 стр.

       Рост трещин в стеклянном бруске с высверленным в его центре отвер-
стием регистрировался в серии экспериментов выполненных сотрудниками На-
циональной лаборатории Сандия. Сжимающая нагрузка, приложенная к пла-
стине в продольном направлении, создает растягивающее напряжение, которое
вызывает рост двух трещин — выше и ниже отверстия.
       Скорость роста трещин измеряется с помощью микроскопа, который ус-
танавливается в верхней части установки. Все устройство помещается в ваку-
умную камеру, с тем чтобы тщательно контролировать химическое окружение.
Внутри камеры создается высокая влажность, вследствие чего рост трещин ус-
коряется. Фотографии в поляризованном свете показывают, что напряжения
                                                  концентрируются на самом
                                                  кончике трещины, в соот-
                                                  ветствии с рисунком 1.
                                                  Иными словами, на созда-
                                                  ние новой поверхности
                                                  нужно затратить некото-
                                                  рую энергию. Гриффит
                                                  предположил, что трещина
                                                  в стекле растет только то-
                                                  гда, когда энергия прило-
                                                  женного к нему напряже-
                                                  ния больше, чем энергия
                                                  новых поверхностей, воз-
                                                  никающих при расколе.
                                                  (Пока приложенное на-
                                                  пряжение не превысит оп-
                                                  ределенное минимальное
                                                  значение,   энергия    на-
                                                  капливается в стекле, как
                                                  если бы оно было пружи-
                                                  ной.) Используя свои дан-
   Рисунок 1 – Рост трещин в стеклянном бруске ные по поверхностной
                                                  энергии стекла и имею-
щиеся результаты расчетов распределения напряжений вокруг трещины на по-
верхности, Гриффит определил разрушающую нагрузку при расколе пластины.
Он блестяще подтвердил свой вывод на практике в экспериментах со стеклян-
ными трубками.
       Гриффит установил также, что чем меньше первоначальная трещина в
стекле, тем большее напряжение надо создать для инициирования ее роста. Это
объясняет, почему элементарные стеклянные волокна, имеющие только мель-
чайшие поверхностные трещины, в 100—1000 раз прочнее обычного оконного
стекла, на поверхности которого в процессе изготовления образуются довольно
большие трещины. Энергетический подход Гриффита к описанию прочности и
разрушения стекла указал также на важную роль химии поверхности в форми-
ровании механических свойств хрупких материалов. Химические агенты (на-
26