ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние пористости и размера пор на механическую прочность из "Структура и свойства огнеупоров " П — объемная доля пор. [c.134] Следует отметить, что уравнение (22) справедливо при небольшой пористости, так как при Я 0,67 полу чаются отрицательные значения прочности. [c.135] Применение формулы (23) к исследованию прочности высокоглиноземистых пористых образцов монодисперсной структуры (зернистого строения) позволило сделать важные выводы. [c.135] Зависимость (23) в координатах gP ИЗГ -1В(1-Я) изображается прямой линией, угол наклона которой равен экспоненте т (рис. 63). Значения т прямо пропорциональны размеру пор. При экстраполяции прямых, полученных экспериментально для образцов с различными размерами пор, до оси ординат, т. е. до значения нулевой пористости, наблюдается сходимость их в одной точке, соответствующей прочности компактного тела. Следовательно, прочность пористой керамики в участке контакта зерен значительно ниже прочности компактного беспористого тела. [c.135] Поскольку прямые сходятся, то из этого следует также, что с уменьшением размера пор при постоянной пористости прочность зернистого материала стремится к некоторому пределу (для данного типа структуры). [c.135] Снижение же прочности при увеличении размеров пор связано с концентрацией (локализацией) напряжений, зависящей от размера и формы пор. [c.135] Зависимость Р = П), построенная по формуле Рыш-кевича, согласно рис. 64, может быть принята линейная при пористости от О до 15—20%. Указанная зависимость для шамотных и полукислых изделий, показанная на рис. 65, сильно отклоняется от теоретических кривых. [c.136] Прочность снижают как открытые, так и закрытые поры, однако открытые поры, как правило, обусловливают значительно большее снижение прочности материала, чем закрытые. [c.136] Обычно считают, что мелкозернистые образцы прочнее крупнозернистых [4], что вполне объяснимо, поскольку размер пор в некоторых условиях прямо пропорционален размеру частиц. [c.136] Для шамотных и динасовых изделий экспериментально установлена обратная зависимость между пределом прочности при сжатии на холоду и содержанием пор крупнее 35 мкм, в то же время четкой зависимости между общей пористостью и пределом прочности при сжатии в холодном состоянии не выявлено [8]. [c.137] Элементарными расчетами и экспериментально показано влияние структуры пор на прочность а) в случае изолированных пор, когда непрерывной средой является твердое тело, укрупнение пор при неизменности общей пористости (коалесценция) обусловливает повышение прочности материала б) в случае промежуточного типа структуры или когда непрерывной средой являются поры, укрупнение последних вызывает снижение прочности и в) в случае канальной пористости укрупнение пор не влияет на прочность материала, при этом справедливо уравнение (22) без коэффициента у пористости. [c.138] По опытным данным при значительных колебаниях Аа и Ат константа к изменяется незначительно. Это показывает, что прочность Р может быть определена по модулю упругости Е. [c.138] Поскольку пористость не влияет на свойства упругости материала как такового, то макроскопически снижение модуля упругости и прочности можно объяснить тем, что приложенную нагрузку воспринимает лишь объем материала, равный (1—АтЩ, т. е. вокруг пор существуют участки, свободные от напряжений. [c.138] Величина к имеет значения для сферических пор й 1,5 для длинных цилиндрических пор, расположенных параллельно приложенным напряжениям, для расположенных перпендикулярно — й 1,28. В принципе формула (24) идентична (22), но в ней раскрыт смысл коэффициента при пористости. [c.139] Другой причиной концентрации напряжений могут быть различия в упругих свойствах фаз, причем и в том случае, когда одной из фаз являются поры. В двухфазных композициях основную или сплошную фазу (среду) часто называют матрицей. Матрицей могут быть как поры, так и твердое тело. [c.139] П —объемная доля пор. [c.140] Как видно из формулы, коэффициент концентрации напряжений зависит от объемной доли пор и может быть определен по экспериментальным данным прочности материала при различной пористости. По значению коэффициента а судят о способности структуры концентрировать напряжения. [c.140] Прочность матрицы, по Хассельману, зависит не только от концентрации напряжений, но и от дефектов (трещин) Гриффитса, длина которых в свою очередь зависит и приблизительно равна размеру зерен [13]. [c.140] По гипотезе Хассельмана влияние пористости на прочность должно рассматриваться в зависимости отсо-отнощения размеров пор и трещин Гриффитса 1—размер пор и результирующие поля концентрации микронапряжений больше, чем дефекты Гриффитса 2 — размеры дефекта и поры примерно равны 3—-размеры пор относительно малы в сравнении с размерами трещин Гриффитса. [c.140] В первом случае предел прочности резко снижается с увеличением пористости, в третьем — монотонно уменьшается с ростом пористости. Предел прочности может быть увеличен за счет уменьшения длины трещин Гриффитса (уменьшения размера зерен), уменьшения размера пор и их относительного объема. [c.140] Вернуться к основной статье