Теория - гриффит
Cтраница 4
Хотя поверхностная энергия разрушения играет важную роль при растяжении, она не является единственным фактором, определяющим прочностные свойства материала. Основной предпосылкой теории Гриффита является то, что возникновение и развитие процесса разрушения обусловливаются размером дефекта в рассматриваемом образце. В этом смысле напряжение разрушения определяется размером наибольшего дефекта в образце, и только этот дефект надо принимать во внимание. [47]
В 20 - е годы нашего столетия появилась теория разрушения Гриффита, которая главным образом относилась к стеклам, но ее основные положения могут быть распространены и на материалы другого строения. В основе теории Гриффита лежат представления о дефектности структуры всех реальных материалов, что и определяет расхождение теоретической и экспериментальной проч-ностей. [48]
Основное математическое соотношение теории Гриффита базируется на законе сохранения энергии, и, применяя его к конкретным видам испытаний, можно объяснить многие экспериментальные факты. Сейчас теория Гриффита в ее первоначальном виде существенно устарела, и даже его последователи вынуждены учитывать новые экспериментальные данные, противоречащие теории. [49]
Бакнэл и Смит [48] отметили, что в отличие от обычного полистирола в ударопрочном полистироле всегда возникает болыпое-количество микротрещин, что указывает на развитие чрезвычайно большой поверхности разрушения. В соответствии с теорией Гриффита это может быть непосредственной причиной увеличения ударной прочности полимера. Частицы каучука рассматриваются как: концентраторы напряжения, которые инициируют развитие микротрещин. Мацуо показал [49], что при этом существенную роль играет число частиц дисперсной фазы в единице объема. Так, при расстоянии между частицами, не более чем в 1 5 раза превышающем их диаметр, рост микротрещины начинается при небольших напряжениях и трещины растут от частицы к частице. Это согласуется с тем обстоятельством, что микротрещины в ударопрочном полистироле разрастаются от частицы к частице и не ориентируются исключительно в направлении, перпендикулярном действию силы. Практически далеко не все частицы каучука генерируют микротрещины; например, трещины не возникают около частиц размером более-4 мкм. [50]
В связи с тем, что механизм разрушения Гриффита является атермическим, теория Гриффита не может объяснить временную зависимость прочности. Однако наиболее принципиальным недостатком теории Гриффита является неучет механических потерь. Условие Гриффита в виде уравнения (4.28) недостаточно, так как рост микротрещины обязательно сопровождается механическими потерями, и рассеянная теплота dQ O; dQ - Q, только когда трещина не растет. [51]
Теория Гриффита, не учитывающая временной фактор, уже неоднократно подвергалась критике. Но при абсолютном нуле теория Гриффита до некоторой степени физически оправдана, так как временная зависимость прочности при очень низких температурах отсутствует. [52]
Берри излагает ставшую классической теорию Гриффита, объясняющую прочность хрупких твердых тел, исходя из представления о том, что разрушение начинается с образования микротрещины. Выводы теории сопоставляются с высокими зна-чениями энергии когезии, полученными для реальных твердых тел. Берри, продолжая обсуждение теорий разрушения, подчеркивает важность рассмотрения влияния температуры, молекулярного веса полимеров и ориентации на процесс разрушения. Эти зависимости не могут легко трактоваться теоретически, а должны исследоваться экспериментально или исходя из качественных соображений. Глава заканчивается работой И. Ньюмана Топография разрушения, в которой детально обсуждаются свойства поверхностей разрушения в твердых телах и влияние на них различ -, ных факторов. [53]
Страницы: 1 2 3 4