ВУЗ:
Составители:
его партии могут оказаться образцы и прочнее стали, и слабее льда. Гриф-
фитс начал опыты со стеклом. Он сам плавил его, вытягивая из расплава
тонкие нити и испытывая их на прочность при растяжении. Результаты по-
разили ученого. Прочность свежевытянутых волокон намного превосходи-
ла прочность лучших сталей того времени. Самые высокие показатели
удавалось получить только на тонких, буквально волосяных волокнах. Чу-
тье подсказывало Гриффитсу, что он стоит на пороге распознания инте-
реснейшей тайны материала. Он заметил, как резко падает прочность стек-
ла, если в процессе его изготовления в нем возникают царапины. Вероятно,
в период этих экспериментов у Гриффитса зародился план исследования
влияния
трещин на величину разрушающей силы. Поскольку стекло упру-
го деформировалось вплоть до разрушения, это позволило применить к
нему без особых погрешностей аппарат теории упругости, а результаты
исследований распространить на любой упругий материал. Трудно пред-
положить сейчас, насколько бы задержалось развитие механики разруше-
ния, выбери Гриффитс для своих опытов иной материал. Другим
важным
подспорьем в исследованиях Гриффитса явились разработки теоретиков о
концентрации напряжений. Главная заслуга Гриффитса заключается в том,
что он впервые связал причины возникновения и развития трещин в твер-
дом теле с энергией деформации. Суть его рассуждений сводилась к сле-
дующему: допустим, перед нами какой-то элемент, например, стержень.
Прикладывая к
стержню силу, мы заставляем его удлиняться. Чем больше
сила, тем больше удлиняется стержень. Если удлинение стержня происхо-
дит в пределах его упругих свойств, то мы, совершая над ним работу, рав-
ную половине произведения силы на удлинение, тем самым "накачиваем"
в него потенциальную энергию. Стоит нам только снять нагрузку, как эта
энергия
превратится в кинетическую, и стержень сократится до прежних
размеров. Удобно рассчитывать удельную энергию, запасаемую упругим
стержнем, т.е. энергию на единицу объема твердого тела. Несложные пре-
образования показывают, что удельная энергия, накапливаемая в упругом
растягиваемом теле, равна половине произведения относительной дефор-
мации на напряжение, вызвавшее эту деформацию.
Используя подобное представление
об энергии деформированного те-
ла, Гриффитс сформулировал свою гипотезу: трещина в твердом теле воз-
никнет и начнет развиваться, если занесенная и оставшаяся в нем в про-
цессе деформации упругая энергия будет больше энергии, необходимой
для образования трещины. Гриффитс предположил, а затем доказал, что
для образования единицы поверхности трещины (например, 1 см
2
) требу-
ется определенное количество энергии, постоянное для каждого материа-
ла.
Гриффитс ввел понятие удельной энергии трещинообразования, кото-
рая стала называться "константой Гриффитса". Как только энергия дефор-
мации в теле превзойдет эту величину, то либо начнут возникать новые
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- …
- следующая ›
- последняя »
