ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Экспериментальные методы изучения разрушения стекла Обзор некоторых экспериментов из "Разрушение стекла " Одним из основных экспериментальных методов изучения процесса разрушения является анализ строения изломов и трещин [64]. Кроме того, в исследовательской практике применяются также физические (оптические, электрические и др.) и расчетные методы исследования процесса разрушения. Так, например, многие виды разрушения можно объяснить с помощью вариационного принципа теории трещин. [c.35] Рассмотрим два схематизированных частных случая. [c.35] Постоянное энергоснабжение. Если энергоснабжение посто-5IHH0 (однородное напряженное состояние без учета освобождающейся энергии от роста трещин), то форма трещин определяется минимумом поглощенной энергии. Форма замкнутых трещин на поверхности полупространства определяется из условий наименьшего пеоиметра [19, 106]. Отсюда, в частности, следует, что растрескивание плоской поверхности тел должно происходить либо в виде сетки параллельных трещин, либо в виде шестиугольников. В точке схода нескольких трещин угол между ними должен быть либо 90° (или 180°), либо 120°, что подтверждается экспериментально [51]. На рис. 11 показано силикатное стекло после разрушения от термических напряжений. Трещины выделены травлением тонкого поверхностного слоя. [c.35] При усталостных разрушениях границы трещины представляют собой дуги окружностей как кратчайших линий, охватывающих наибольшую площадь разрушения (рис. 12 и 13). [c.35] ГО давления на поверхность отверстия в теле возникают радиальные трещины (см. рис. 2), которые совпадают с результатами расчетов (подразд. 3). Радиальные трещины в шайбах от осесимметричных термических напряжений показаны на рис. 15. [c.36] Разрушение шестерен начинается у основания зубьев, т. е. в местах наибольшего энергоснабжения (концентращ1я напряжений) и трещина идет по нормали к наибольшим растягивающим напряжениям. На рис. 16 видим вогнутые поверхности излома разрушенных зубьев. При кручении трещина идет но винтовой линии (для цилиндрической поверхности винтовая линия есть геодезическая). На рис. 17 показано разрушение вала при знакопостоянном кручении, а на рис. 18 — при знакопеременном. [c.36] В случае, если условия энергопоглощения и энергоснабжения изменяются от точки к точке подобно друг другу, внутренняя трещина представляет собой поверхность минимальной площади (аналогично мыльной пленке на проволочном каркасе), а на поверхности тела трещина идет по обычной геодезической линии. На рис. 19 и 20 показан разрушенный клапан двигателя и след выхода трещины на поверхность в виде криволинейной поверхности трещины. [c.38] Из достаточного условия экстремума следует, что трещины не должны пересекаться. Наблюдающиеся на практике пересечения происходят последовательно друг за другом и последующая сетка трещин ортогональна предыдущей, согласно условию принадлежности конца трещин к свободной поверхности, которой является ранее образовавшаяся трещина (подразд. 3). [c.38] Ортогональность трещин к свободной поверхности тела иллюстрируется на рис. 21, на котором показан плоский клиновидный образец из спликатного стекла, который был подвержен действию сосредоточенной сжимающей силы по верхней кромке клина. Трещина, зародившаяся в точке приложения силы, выходит ортогонально к боковой кромке клина. [c.38] Взаимную ортогональность трещин можно наблюдать при растрескивании покрытий. Взаимно ортогональную сетку трещин от остаточных напряжений можно наблюдать на травленом оргстекле (рис. 23). [c.39] На рис. 24 показан плоский клиновидный образец из органического стекла, который был подвергнут растяжению вдоль оси клина. Трещина идет по дуге окружности, ортогонально к боковым кромкам клина. [c.41] Если из одной точки (например, центра удара) идет пучок трещин, достигающих границы тела, то согласно свойствам поля экстремалей их обобщенная длина одинакова и время разрушения для каждой трещины одно и то же. Это свойство подобно принципу Ферма в оптике, согласно которому свет за одно и то же время достигает линии волны (той границы, в которой лучи света ортогональны). Если в пучке трещин провести две кривые, ортогонально к сетке трещин, то для всех отрезков трещин, лежащих между проведенными кривыми, обобщенная длина одна и та же [41]. Следовательно, число трещин ( дробность разрущения , см. подразд. 14) в пучке увеличивается с увеличением энергоснабжения. [c.41] На рис. 25 и 26 показаны диски из силикатного стекла, которые подвергались изгибу силой, приложенной в центре диска. Диск на рис. 26 имеет концентратор напряжений в виде центрального отверстия. [c.41] Число трещин увеличивается с увеличением степени одновременности разрушения по телу, что имеет место при более однородном распределении напряжений. При отсутствии концентратора поле напряжений более однородно, степень одновременности разрушения больше, следовательно, и число трещин должно быть больше (см. рис. 25), чем при наличии концентратора, когда из-за высокой неоднородности поля напряжений энергоснабжение мало и число трещин невелико (см. рнс. 26). [c.41] Вернуться к основной статье