Cтраница 2
Выявилось, что отключение одной батареи не представляет затруднений. При отключении батареи, электрически связанной с другими работающими батареями, условия отключения труднее, так как скорость освобождения энергии дуги при повторном зажигании может быть много больше, чем при отключении тока короткого замыкания, на который рассчитан выключатель, особенно если батареи расположены на небольшом расстоянии друг от друга. [16]
Энергетическая концепция лежит также в основе теории возникновения трещин в металлических конструкциях при средних напряжениях, остающихся ниже предела текучести. Эта теория базируется на условии Гриффита, который утверждал, что существующая трещина будет лавинообразно распространяться, если скорость освобождения энергии упругой деформации превзойдет прирост поверхностной энергии трещины. [17]
Часто удобно оперировать понятиями энергетических концепций вместо характеристик напряженно-деформированного состояния. Это не представляет никаких трудностей, поскольку Ирвин в 1957 г. показал, что между напряженным состоянием около вершины трещины и скоростью освобождения энергии упругой деформации G в зоне трещины существует простая зависимость. [18]
Следует отметить, что основные положения механики линейно-упругого разрушения можно развивать и излагать независимо, используя либо понятие коэффициент интенсивности напряжений К, как это было сделано ранее, либо понятия сила сопротивления увеличению размеров трещины или скорость освобождения энергии деформации G - энергии деформации, освобождаемой при малом приращении длины трещины. Хотя целям и задачам этой книги более соответствует подход, в котором используется понятие коэффициента интенсивности напряжений, в некоторых случаях целесообразнее использовать понятие скорости освобождения энергии деформации. Например, это имеет место в случаях, когда одновременно реализуются различные типы деформирования трещины, при обработке результатов испытаний с заданными перемещениями или при применении некоторых методов механики упру-гопластического разрушения. [19]
Его исследования на стекле позволили ему сделать вывод, что наблюдающееся относительно низкое сопротивление хрупкому разрушению объясняется наличием мелких трещин. Он постулировал, что эти трещины будут распространяться спонтанно в том случае, когда прилагаемые нагрузки становятся настолько высокими, что в момент фактического развития трещины скорость освобождения энергии упругой деформации равна скорости поглощения энергии, затрачиваемой на образование новых поверхностей. [20]
Скорости освобождения энергии показаны в виде семейства кривых, параметром которых является приложенное напряжение о. Рассмотрим теперь поведение такого образца при начальной длине трещины / 3 и, как показано на рис. 1, примем величину R независимой от длины трещины или скорости ее распространения. Для низких напряжений ( о а3) очевидно, что скорость освобождения энергии недостаточна для удовлетворения условию распространения трещины. G C R - Для а а3 скорость освобождения энергии, соответствующая данному напряженному состоянию, превышает скорость Д, необходимую для распространения трещины, и распространение трещины может возобновиться. [21]
При этом составлялся баланс энергий: энергии, необходимой для разрушения, и изменяющейся потенциальной энергии деформации, которая может быть израсходована на разрушение. Гриффитсом был сформулирован следующий принцип: трещина начнет распространяться в хрупком теле тогда, когда скорость освобождения энергии упругой деформации в процессе ее распространения превзойдет прирост поверхностной энергии трещины. [22]
При таком изменении R очевидно, что соответствующая данным условиям скорость высвобождения энергии G, согласно кривой для ( 73, будет выше потребной скорости R. Но в противоположность предыдущему случаю трещина останавливается при значении / з, соответствующем пересечению кривых G и R. Здесь скорость освобождения энергии, соответствующая данным условиям, равна потребной скорости. Дальнейшее увеличение длины трещины в условиях постоянного внешнего напряжения привело бы к ситуации, когда приток энергии недостаточен для дальнейшего распространения трещины. [23]
Скорости освобождения энергии показаны в виде семейства кривых, параметром которых является приложенное напряжение о. Рассмотрим теперь поведение такого образца при начальной длине трещины / 3 и, как показано на рис. 1, примем величину R независимой от длины трещины или скорости ее распространения. Для низких напряжений ( о а3) очевидно, что скорость освобождения энергии недостаточна для удовлетворения условию распространения трещины. G C R - Для а а3 скорость освобождения энергии, соответствующая данному напряженному состоянию, превышает скорость Д, необходимую для распространения трещины, и распространение трещины может возобновиться. [24]
Первое выражение в уравнении ( 6) представляет собой скорость освобождения упругой энергии и обычно обозначается через G. Эта скорость, очевидно, зависит от напряжения, свойств материала образца и его конфигурации. Второе выражение, представленное в виде сопротивления хрупкому разрушению Gc вместо поверхностного натяжения, определяет скорость расходования энергии, необходимой для развития трещины, и служит показателем сопротивления материала распространению трещины. Этот показатель сопротивления часто является функцией длины трещины и в общем случае обозначается через R. На рис. 1, а показан характер изменения полной энергии, которая в уравнении ( 6) дана в скобках. На рис. 1, б дана зависимость скорости освобождения энергии от длины трещины. Как следует из графика, максимальная скорость освобождения энергии G и скорость освобождения энергии Д, необходимая для распространения трещины, постоянны и независимы от длины и скорости распространения трещины. [25]
Первое выражение в уравнении ( 6) представляет собой скорость освобождения упругой энергии и обычно обозначается через G. Эта скорость, очевидно, зависит от напряжения, свойств материала образца и его конфигурации. Второе выражение, представленное в виде сопротивления хрупкому разрушению Gc вместо поверхностного натяжения, определяет скорость расходования энергии, необходимой для развития трещины, и служит показателем сопротивления материала распространению трещины. Этот показатель сопротивления часто является функцией длины трещины и в общем случае обозначается через R. На рис. 1, а показан характер изменения полной энергии, которая в уравнении ( 6) дана в скобках. На рис. 1, б дана зависимость скорости освобождения энергии от длины трещины. Как следует из графика, максимальная скорость освобождения энергии G и скорость освобождения энергии Д, необходимая для распространения трещины, постоянны и независимы от длины и скорости распространения трещины. [26]