ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Управление прочностью кристаллов путем ослабления и усиления влияния пластической деформаПрирода хрупкого и пластического разрушения кристаллов из "Основы практической прочности кристаллов " Цель опытов, описываемых в этой главе,— проверить пашп представления о причинах преждевременного разрыва путем попытки пзмепения технической прочности кристаллов. Полагая, что разрыв кристаллов происходит за счет искажений, возникающих вследствие пластической деформации, благодаря наличию первичных искажений, развитие которых также определяется пластической деформацией, естественно напрашивается правило, которым нужно руководствоваться, чтобы получить от кристалла наибольшую техническую прочность. Из наших представлений о причинах преждевременного разрыва следует, что для того чтобы получить наибольшую практическую прочность, достаточно осуществить разрыв в условиях, полностью исключающих пластическую деформацию, т. е. абсолютно хрупкий разрыв. Как осуществить условия, наиболее приближающие нас к хрупкому разрыву Необходимо отметить, что уже делались попытки осуществления хрупкого разрыва, но все они шли по неправильному пути. Известно, что хрупкие свойства более выражены при низких те 1-пературах, хрупкий разрыв пытались осуществить понижением температуры опыта. Однако необходимо помнить, что и при самой низкой температуре в кристаллах имеет место до разрушения пластическая деформация, хотя бы в виде единичных сдвигов, кривые прочности и предела упругости не пересекаются, как обычно принято думать. Однако это происходит так, как схематически показано на рис. 22. Таким образом, с понижением температуры нельзя осуществить абсолютно хрупкого разрыва. Практически хрупкое разрушение еще не служит указанием на то. что оно является действительно хрупким. [c.63] Ниже описываются опыты, цель которых — проверка этих соображений. [c.64] В описываемом ниже опыте были использованы второе и третье условия, которые практически можно осуществить несколькими способами. [c.64] разрывая кристалл, заключенный в твердую оболочку, мы блокируем сдвиги и не даем ему возможность изменить форму и тем самым идти процессу пластической деформации. У кристалла, испытываемого в этих условиях, должна быть повышенная прочность против значения, получаемого при обычных условиях испытания, когда пластическая деформация может свободно проходить. Равным образом, меняя при данной орпентации геометрическую форму испытываемого образца так, чтобы создаваемые сдвигами искажения лежали на участках кристал.ла, где отсутствуют растягивающие напряжения, можно также уменьшить вредное влияние пластической деформации н получить более высокие значения прочностп. [c.64] Во-первых, потому, что у кристалла на рис. 23, а выходы большей части сдвигов приходятся на торцы, где растягивающие усилия ориентированы таким образом, что они не ведут к раскрытию искажений, вследствие чего искажения, создаваемые сдвигами, становятся менее опасными. Число же сдвигов, концы которых выходят на боковые поверхности, где есть опасные растягивающие напряжения, раскрывающие искажения, невелико. Таким образом, в случае растяжения такого кристалла вероятность появленпя искажения, ведущего к разрыву, будет меньше, т. е. прочность больше. [c.65] Во-вторых, захваты будут блокировать сдвиги. При такой форме испытываемого образца ему не будет предоставлено свободы изменения формы (при наличии жестких захватов), возможности прохождения сдвигов, что, с нашей точки зрения, также должно вести к повышению прочности. [c.65] При испытании на разрыв надрезанных образцов каменной соли были получены следующие результаты. [c.66] Если разрывать кристалл каменной соли, ориентированный по оси куба, с надрезом, удовлетворяющим условию /i/d l, то, как правило, разрыв происходит по надрезу (в редких случаях и по толстой части), причем разрывное усилие, вычисленное как отношение разрывающей силы к площади разрыва, при соответствующем подборе h d может достигать значений 2000 FImm , в то время как прочность той же самой соли в обычных условиях испытания (без надреза) равна 500 Пмм . [c.66] Полученные данные для шести образцов приведены в табл. 5 . [c.66] Второй опыт. При осуществлении этого опыта мы исходили из следующих соображений. С нашей точки зрения, когда скалывающие напряжения достигают при растяжении значения Р(, 2, где Рц — прочность на разрыв кристалла без надреза, то искажения, создаваемые сдвигами на поверхности образца, становятся опасными и могут повести к его разрыву. Если считать, что для наступления разрыва качество искажений в основном определяемое, вероятно, скалывающими напряжениями, играет более важную роль, чем величина нормальных напряжений, обу-слов.тивающих их развитие, то тогда, создавая на поверхности кристалла подобного рода искажения при растягивающих усилиях, меньших Ро все же можем вызвать разрыв. Следовательно, для кристалла получится попиженпое значение прочности. [c.67] Практически эту идею удалось осуществить так. Брали длинный квадратный кристалл каменной соли, ориентированный по оси куба, и на нем делали тонкий, глубокий, круговой надрез под углом 45 к осп образца так, что плоскость надреза совпадала с плоскостью скольжения (110) (рис. 24, б). При растяжении подобного образца пластическая деформация в тонкой части начинается раньше, чем в толстой. С приближением скалывающих напряжений в надрезе к значению 2 растягивающие напряжения в сечеииях. нормальных к оси растяжения, значительно меньше Р (что в первом приближении определяется отиошениедг. рХд. где — проекция площади надреза на плоскость куба. [c.67] Однако, несмотря на это, если наши соображения верны, начиная с этого момента можно ожидать наступления разрыва, так как на поверхности надреза начинают появляться опасные (при обычных условиях испытания) искажения. [c.68] При испытании на разрыв образцов каменной соли с наклонным надрезом были получены следующие результаты. Если разрывать кристалл каменной соли, ориентированный по оси куба, с наклонным надрезом, совпадающим с плоскостью скольжения, то разрыв происходит не по надрезу, а по толстой части (по плоскости спайности см. рис, 24, б, на котором пунктирная линия показывает положение плоскости разрыва), причем разрывное напряжение, вычисленное как отношение разрывающей силы к площади поверхности разрыва при соответствующем подборе х/Яо) достигало значения в 80 Р1мм , в то время как прочность той же самой соли в обычных условиях испытания (без надреза) равна 500 Пмм . Данные, полученные для четырех образцов, приведены в табл. 6. [c.68] Таким образом, в этом опыте практическая прочность каменной соли оказалась в 6 раз меньше нормального значения. [c.68] который можно было бы сделать из этих опытов, согласуется с предположениями, положенными в их основу, и заключается в том, что уменьшение прочности каменной соли, описанное здесь, обязано своим пропсхождением усилению вредного влияния пластической деформации. [c.68] Однако необходимо отметить, что для полного понимания результата второго опыта требуется введение добавочных гипотез, в силу чего мы рассматриваем его не как основной (самостоятельный), а как дополняющий первый опыт. [c.68] Описанные здесь два опыта показывают исключительное влияние пластической дефор гащш на прочность. Путем устранения или усиления ее вредного влияния удается получить любые значения прочности на разрыв, лежащие в пределах от 2000 до 80 Пмм , для кристаллов каменной соли, имеющих при обычных условиях испытания прочность на разрыв в 500 Пмм . [c.68] По-видимому, практическая прочность на разрыв кристаллов каменной соли определяется не искажениями, имеющимися на поверхности кристалла до опыта, а искажениями, возникающими в процессе пластической леформацирт. [c.68] Вернуться к основной статье