ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принятые обозначения из "Пластичность и разрушение твердых тел Том1 " В тех случаях, где это было возможно, термины согласовались с рекомендованными Комитетом технической терминологии АН СССР. См. Терминология теории упругости, испытаний и механических свойств материалов и строительной механики , вып. 14, М., 1952.—Прим. ред. [c.7] Среди других химических элементов металлы выделяются целым рядом отличительных физических свойств. Прежде всего, их можно подвергать значительным пластическим деформациям как при высоких температурах, так и при температурах, значительно более низких, чем точка их плавления. Монокристаллы элементов железа, алюминия, меди, цинка и других металлов в форме цилиндрических или призматических образцов способны, как оказалось, приобретать перед разрушением под растягивающей нагрузкой при обычных температурах чрезвычайно большие остаточные удлинения. [c.11] Это одно из самых замечательных механических свойств металлов было продемонстрировано нагляднейшим образом рядом исследователей в весьма убедительно поставленных за последние годы экспериментах, где больших остаточных удлинений в металлических монокристаллах удалось достигнуть путем постепенного увеличения растягивающей нагрузки. Применяемые в технике конструкционные металлы с поликристаллической структурой обладают, сверх того, и другими замечательными свойствами. Отметим здесь их способность получать под нагрузкой весьма малую упругую (т. е. обратимую) деформацию до тех пор, пока эта нагрузка не превзойдет некоторой величины, и деформироваться уже необратимо (т. е. пластически) и значительно при дальнейшем возрастании нагрузки. В связи с этой последней характеристикой поликри-сталлических металлов находится и их способность, подвергаться холодной и горячей обработке посредством ковки, гнутья, прессования, волочения, прокатки и т. д. Стали, а также и другие черные и цветные металлы и их сплавы могут подвергаться закалке, причем после закалки пластические деформации возникают в них под значительно более высокими нагрузками, чем до закалки. [c.11] Остановимся теперь на другом важном свойстве металлов, связанном с ползучестью при высокой температуре. Если пружину из высокосортной стали сначала растянуть, а затем вскоре после этого предоставить самой себе, сняв нагрузку, то даже при достаточно высокой температуре пружина сожмется до своей начальной длины. Если же эту пружину оставить при высокой температуре на длительный срок в растянутом состоянии, закрепив неподвижно ее концы, то обнаруживаемое ею упругое усилие начнет постепенно ослабевать. Через некоторое время эта сила часто полностью исчезает, и в таком состоянии пружина теряет вовсе способность к дальнейшему самопроизвольному сжатию. Это явление называется релаксацией. [c.12] Литые металлы, в частности обладающие пористой структурой или содержащие мягкие включения, как, например, чугун с содержащимися в нем частицами графита, редко используются в работе на растягивающую нагрузку. Зато они способны сопротивляться без заметных деформаций сравнительно большим сжимающим силам. [c.12] Весьма высокие, как утверждают, характеристики прочности были достигнуты Б последнее время в деталях машин, изготовленных из металлических порошков технологическими средствами металлокерамики, т. е. путем прессования в матрицах (пресс-формах) с последующим спеканием. [c.12] Под обычными сжимающими нагрузками как осадочные, так и изверженные породы деформируются до разрушения очень мало. Однако изучение нарушений, встречающихся в тектонике земной коры, а также в зернистой структуре некоторых горных пород, показывает, что многие из этих залегавших на большой глубине пород подвергались на протяжении минувших геологических эпох весьма значительным остаточным деформациям. Относительно ничтожной разницы между горизонтальными и вертикальными давлениями в глубинных породах было достаточно, чтобы вызвать часто наблюдаемые складчатости в пластах причину этого явления следует приписать геологической длительности действия этих сил. Это обстоятельство совместно с господствовавшими на больших глубинах высокими температурами и значительными средними давлениями и создавали ту обстановку, в которой становилось возможным течение твердых горных пород. [c.13] Указанные процессы, протекающие и теперь в больших масштабах в верхних слоях земной коры, аналогичны явлениям, имеющим место в малых масштабах при выполнении экспериментов, в лабораториях, где инженеры исследуют течение металлов при нормальных и высоких температурах. Геологи нашли, например, что определенного типа продолговатые включения в вулканических породах ориентированы вокруг горловин потухших вулканов симметрично в таких положениях, какие они приняли бы, будучи взвешенными и унесенными полужидкой поднявшейся вверх массой. Такой именно процесс переноса и происходил в действительности в эпоху ослабления вулканической активности, когда магматические массы начинали затвердевать. [c.13] Геологи, занимающиеся изучением структуры земли, многочисленными наблюдениями исчерпывающим образом доказали, что в ряде случаев огромные массивы гор подвергались переносу, образовывали складки, а иногда даже выталкивались поверх гораздо более молодых напластований. Целые горные массивы древнейших образований обнаруживались лежащими поверх пластов значительно более молодого геологического возраста. [c.13] В этой связи необходимо упомянуть в заключение и о группе современных материалов—пластмасс, к которым относятся, между прочим, найлон, искусственный шелк (вискоза), бакелит и другие высоко полимеризованные органические материалы, полученные недавно химической промышленностью, а также о резиноподобных материалах, многие из которых отличаются любопытными особенностями в своем механическом поведении. Это последнее обстоятельство находит свое объяснение в их волокнистой структуре из длинных цепеобразных молекул. [c.14] Изучение свойств невулканизированного каучука поставило ряд сложных задач перед инженерами и физиками, пытавшимися найти удовлетворительные способы измерения тех больших удлинений, с которыми пришлось иметь дело при растяжении шнура или ленты из каучука, а также усилий, соответствующих этим деформациям. Длина шнура или ленты из весьма эластичного каучука может быть увеличена в 2—8 раз, а по снятии растягивающей нагрузки сократиться почти до начальной величины, причем объем образца остается при этих деформациях практически неизменным. Количества потенциальной энергии, накопляемой в таком материале при его растяжении, значительны и практически обратимы при разгрузке другие типы каучука оказались наделенными ценными демпфирующими свойствами, обнаруживающимися при вибрации. Резиноподобные материалы и пластмассы обнаруживают свойства ползучести и релаксации при обычной температуре. [c.14] Позднее мы увидим, что только что описанное явление образования шейки в волокне найлона аналогично хорошо известному процессу растяжения стержня из мягкой стали. Этот металл имеет характерное свойство—он обладает определенным пределом текучести, начиная с которого возникают остаточные деформации. Замечательно, что хотя изменения в молекулярных п атомных структурах, вызывающие это внезапное течение , в указанных материалах совершенно различны, внешние, видимые проявления процесса их удлинения в найлоне и в мягкой стали обнаруживают большое сходство. [c.15] Некоторые мягкие высокополимерные материалы (пластмассы) обладают другим замечательным свойством. Короткий цилиндр из такого материала может быть сжат между параллельными плитами пресса так, что его высота уменьшается примерно на одну треть, при этом цилиндр расширяется в поперечном направлении и принимает бочкообразную форму, характерную для сжатого образца из пластичного металла. Если нагрузку внезапно снять, то эта деформация ведет себя как остаточная . Если же выждать некоторое время, то такая остаточная деформация постепенно исчезает и цилиндр почти восстанавливает свою начальную форму. [c.15] Сужения, образующиеся ь результате растяжения тонких волокон найлона с неупорядоченной ориентировкой молекул. [c.16] При наличии столь разнообразного и обильного экспериментального материала, непрерывно пополняемого многочисленными лабораториями, естественным и своевременным казалось бы осветить в рамках одного-двух томов хотя бы важнейшие из этих лабораторных результатов или же систематизировать их на основе классификации твердых тел, например по химическому составу, по атомной или молекулярной структуре. Задача эта, однако, предстает нам как совершенно безнадежная перед лицом той запутанно сложной картины, которую являют нам твердые тела в процессах их течения и разрушения. К счастью, в решении этой задачи и нет особой необходимости, как это явствует из нижеследующего. При обработке экспериментального материала, собранного на огромном количестве механических испытаний различных материалов, скоро выясняется, что вещества, весьма как будто различные в отношении своих механических свойств, ведут себя тем не менее очень сходно. Поэтому, если правильно выбрать переменные параметры для характеристики интересующих нас свойств, множества наблюдаемых фактов и явлений допускают обобщенное выражение через одни и те же соотношения. [c.17] Среди недавно полученных соединений кремния (силиконов) имеются такие разновидности, которые текут под действием собственного веса. Шар, который легко деформируется простым нажатием руки, растекается под действием собственного веса, если оставить его в покое на столе. Если тот же шар бросить с небольшой высоты, 1—2 м, на пол,то он отскакивает, обнаруживая в высокой степени свойство упругости. Под очень быстро действующей нагрузкой силикон ведет себя подобно идеально упругому материалу под небольшими же статическими нагрузками он деформируется медленно и необратимо и течет, как вязкая жидкость. [c.17] Вернуться к основной статье