ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Новая наука о прочности и разрушении из "Механика разрушения " Пропустив рассказ о том историческом периоде, когда для повышения прочности сооружений прибегали к жертвоприношениям или помощи потусторонних сил, заметим еще раз, что с древнейших времен люди строили различные, порой крайне сложные и удивительные сооружения. Знания же о прочности и сопротивлении разрушению материалов и конструкций приобретались ими почти всегда интуитивно и в значительной степени случайно. Обратимся сразу к истокам научного подхода к вопросам прочности и разрушения, у которых стоят такие титаны эпохи Возрождения, как Леонардо да Винчи (1452—1519) и Галилео Галилей (1564—1642). [c.18] Характерно, что у Галилея прочность связана с предельным состоянием элемента, а вот как ведет себя элемент в рабочем состоянии, было еще неведомо. Первым, кого осенила догадка о том, что твердые тела не совсем твердые, что они реагируют на приложенные к ним силы, был Роберт Гук (1635—1703). Этого страстного изобретателя отличала буйиая фантазия и оригинальное мышление. Он не только сделал массу удивительных изобретений — карданную передачу, ареометр, проекционный фонарь, термометр и многое другое,— но и высказал множество идей из сферы деятельности передовых ученых его времени, а это почти всегда порождало споры о приоритете на крупные открытия, такие, как печально известная тяжба с Исааком Ньютоном о приоритете на закон всемирного тяготения. Отражением борьбы за приоритет была и вышедшая в 1676 г. рабо-. [c.20] В XX веке катастрофические разрушения продолжались на суше, на море и в воздухе. Взрывались мощные паровые котлы, разрушались громадные военные корабли и пароходы, хотя рассчитаны они были по всем правилам современной науки о прочности, науки, которая, казалось, достигла совершенства. Попытки установить истину в натурном эксперименте объяснения не давали. Так, в 1903 г. британские ученые провели испытание настоящего эскадренного миноносца на прочность. Миноносец Вулф был заведен в сухой док и поставлен сначала на одну подпорку посередине, а затем на две по краям, как будто бы в шторм он оказался на гребне одной волны или двух волн. После этого испытания были продолжены в открытом море во время жесткого шторма. Оказалось, что в течение всего эксперимента приборы не смогли обнаружить напряжений выше 90 МПа, а прочность корабельной стали составляла тогда примерно 390—440 МПа. Такой же запас прочности следовал из расчетов по теории балок, но утешение в этом было слабое, поскольку отмечались случаи, когда ломались пополам пароходы, максимальное напряжение в корпусах которых не превышало по расчетам одной трети от предела прочности стали. [c.24] Правильность теоретических выводов А. А. Гриффитс подтвердил экспериментально на стеклянных сферических колбах и цилиндрических трубках, на которые наносилась трещина и в которых создавалось (с помощью сжатого воздуха) внутреннее давление. Выбор стекла в качестве материала, наиболее точно подтверждающего теорию А. А. Гриффитса, не случаен. Этот важнейший материал (наиболее распространенный после металла и дерева) очень хрупок, деформируется упруго вплоть до разрушения, что оправдывает использование упругого решения К. Инглиса. В ходе эксперимента измерялись внутреннее давление и длина трещины в момент ее стра-гивания, которое всегда заканчивалось разрушением стеклянной колбы или трубки на мелкие осколки ). [c.30] Иллюстрацнен происходящего преобразования энергии, запасенной в твердом теле с помощью автомобиля без тормозных колодок, разумеется, весьма примитивна. А вот другой пример недавно нам удалось, используя изоморфизм явлений и, в частности, аналогию между напряженным и электрическим состояниями, создать оригинальную теорию электрического пробоя диэлектрика (см. об этом в 32). [c.31] Конечно, можно привести множество и более сложных примеров, в которых усматривается аналогия с преобразованием энергии ирн хрупком разрушении. Но главное здесь не в этом. Главное в том, что для любых видов энергии (хорошо известных со школьных лет механической, электрической и модной в последнее время энергии биополя) процесс преобразования должен быть подготовлен достаточной концентрацией энергии, которая расходуется на качественное преобразование объекта. Здесь безусловно уместно вспомнить об общефилософских законах перехода количества в качество. [c.31] Вернуться к основной статье