ВУЗ:
Составители:
трещины, либо существовавшие ранее, до приложения силы, хотя и не-
большие трещины, станут лавинообразно развиваться. По результатам
своих тонких, оригинальных экспериментов Гриффитс построил график
зависимости прочности от длины трещины, из которого следовало, что чем
меньше размер трещины, тем больше прочность. Кривая обрывалась на
минимальных, полученных экспериментально размерах трещин. У Гриф-
фитса
возникало естественное для исследователя желание определить
крайние оценки прочности. То, что для бесконечной трещины прочность
должна быть равна нулю, очевидно. Просто тело разделяется на две части.
А что, если уменьшить размер трещин до размера в одно межатомное рас-
стояние? Соблюдая тот же геометрический закон изгиба кривой, Гриффитс
продолжает ее до
величины трещин в одно межатомное расстояние, т.е.
производит экстраполяцию. Таким образом, была получена теоретическая
прочность.
Итак, английский ученый А.А.Гриффитс в начале 20-х гг. открыл но-
вое направление в обширной науке о прочности. Тысячи инженеров и уче-
ных работали над тем, чтобы сделать тела прочнее, Гриффитс же за-
думался
над тем, почему они разрушаются. В поисках прочности он пошел
от обратного. И будучи уверенным в том, что виной разрушения являются
трещины, исследовал их природу. Он нашел энергетический закон, кото-
рому подчиняется разрушение в твердых телах и вывел свою константу –
удельную энергию трещинообразования. Например, для алмаза она равна
5400 эрг/см
2
. Это значит, что для того, чтобы создать в алмазе трещину
площадью 1 см
2
- нужно приложить такую силу, которая вызовет энергию
в 5400 эрг (1 эрг=10
-7
Дж). Наконец, Гриффитс вывел формулу зависимости
прочности от размера трещины и построил график этой зависимости для
стекла.
Большое практическое значение имели опыты Гриффитса по опреде-
лению теоретической (максимальной) прочности стеклянных стержней.
Вначале Гриффитс испытал стеклянные стержни толщиной 1 мм и на раз-
рывной машине получил их прочность, равную 2000 кгс/см
2
. Затем он по-
следовательно уменьшал диаметр стеклянных нитей и для волокон диа-
метром 2,5 мк получил огромную практическую прочность на разрыв –
60000 кгс/см
2
. Только техника не позволяла получить теоретическую
прочность в эксперименте. Гриффитс задумался, если материал по своей
природе обладает такой громадной прочностью, то куда она девается в ре-
альных телах? Почему нормальные, осязаемые стеклянные стержни оказы-
ваются в 30-40 раз слабее тонких волокон, вытянутых из расплава? Гриф-
фитс предположил, что в каждом материале
имеется тонкий поверхност-
ный слой, значительно более прочный, чем внутренние слои. Причем этот
слой имеет постоянную толщину, не зависящую от диаметра стержня или
нити. При таком предположении получается, что с уменьшением диаметра
испытываемой на разрыв нити площадь сечения поверхностного слоя по
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- …
- следующая ›
- последняя »
