ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Процессы механического разрушения твердых тел из "Повышение надежности машин Изд.2 " Разрушение является безактивационным процессом только при очень низких температурах (близких к абсолютному нулю) или при действии напряжений, равных пределу теоретической прочности (прочности атомных связей). [c.20] В соответствии с этой кинетической теорией, согласно которой одним из фундаментальных свойств прочности является ее зависимость от времени, деформация и разрушение должны характеризоваться не предельными напряжениями, а скоростью деформации и разрушения, кроме того, долговечностью — временем, требующимся для разрушения. Пределы упругости, текучести, прочности являются с этой точки зрения только некоторыми условными характеристиками. [c.20] Зависимости долговечности t материала от напряжения о и температуры Т, аналогичные экспериментально установленному уравнению (4), получены путем теоретического рассмотрения дислокационных механизмов зарождения и роста трещин, кинетических свойств дислокаций. [c.23] Время т разрыва при постоянной нагрузке образцов, изготовленных из одного материала, является случайной величиной (зависящей от случайных размеров и распределения элементарных дефектов в образцах материала), распределяющейся по некоторому вероятностному закону. Временная зависимость отражает внутренний механизм разрушения твердых тел, так как обусловлена тем, что само разрушение представляет собой развивающийся во времени процесс уменьшению прочности нагруженного образца способствуют побочные процессы, вызываемые агрессивным действием среды, действием поверхностно-активных веществ. Для некоторых материалов (например, силикатного стекла) наблюдается существенное отклонение зависимости 1 т = /(а) от линейной, что связано с действием атмосферной влаги — сильного поверхностно-активного вещества для этих материалов. Временная зависимость прочности силикатных стекол при испытаниях в обычных атмосферных условиях практически определяется влиянием атмосферной влаги. [c.23] Уравнение (4) показывает, что разрушение может происходить при напряжениях, меньших предела прочности, и что разрывное напряжение зависит от времени действия приложенной нагрузки и от температуры материала. Таким образом, вопрос, какую нагрузку способен выдержать материал детали, т. е. каково его сопротивление разрыву, не пмеет однозначного ответа без указания времени, в течение которого данный материал должен оставаться под нагрузкой. [c.24] Кинетическая теория прочности подчеркивает необходимость учета влияния теплового движения (флуктуации тепловой энергии) на процессы деформирования и разрушения, особенно в их начальной стадии. Процесс разрушения при нагрузках ниже критической не может происходить при отсутствии теплового движения атомов и молекул, которое является фактором, принципиально обусловливающим разрыв материала при нагрузках, меньших критической. На основании уравнения (4) можно сделать вывод, что разрушение следует рассматривать как процесс, в котором вследствие тепловых флуктуаций преодолевается энергетический барьер сниженный в результате действия напряжений на величину уа. При этом физический смысл величин, входящих в уравнение (4), совпадение величины т с периодом атомных колебаний показывают, что процесс разрушения представляет собой ряд элементарных актов, связанных с тепловым движением атомов и молекул. [c.24] Величина энергии активации ползучести для исследованных материалов достаточно точно совпадает с величиной энергии активации разрушения [57]. [c.24] По — количество объединившихся вакансий. [c.25] Как видно из последних уравнений, увеличение коэффициента самодиффузии D должно уменьшить при прочих равных условиях долговечность материала величина начального активационного барьера (энергия активации разрушения) определяется энергией активации объемной самодиффузии напряжение а уменьшает начальную энергию активации движения вакансий на величину оа По, создавая области повышенной диффузии. [c.25] Исследования А. В. Савицкого показали, что энергия активации процесса разрушения металлов и сплавов Ug по своей природе, по характеру влияния различных факторов соответствует не энергии самодиффузии, а энергии сублимации ( табл. 1), т. е. энергии разрыва мелотомных связей в решетке. Таким образом, энергия активации Uo является параметром, характеризующим силы связи в материале. [c.25] Ванадий. Платина. Тнтан. . Железо. Никель. Медь. . Серебро. Алюминий Магний. Цинк. . Кадмий. [c.26] Параметры Uo, То и у, полностью характеризующие в низкотемпературной области прочностные свойства металлов и сила BOB во времени (как при процессах разрушения, так и при процессах деформирования), являются недостаточными для ониса-ння этих свойств при переходе в высокотемпературную область, где проявляется новый фактор—диффузионная подвижность атомов. Влияние диффузионной подвижности атомов на механизм разрушения становится при некоторых условиях преобладающим. [c.26] В низкотемпературной области, для которой справедливо уравнение (4), из трех параметров уравнения (Uo, to и у), характеризующих семейство временных зависимостей ири разных температурах Т, только у изменяется при термической обработке, наклепе и легировании, т, е. является структурно-чувствительной величиной. Исследования показали, что величина у определяется дислокационной структурой металла [10]. [c.26] Исходя из представлений кинетической теории прочности, величину у считают показателем того, что на межатомные связи действуют не средние ирилол енные напряжения а, а существенно (примерно в 100 раз) большие локальные перенапряжения, возникающие на неоднородностях структуры, причем такими неоднородностями могут быть скопления дислокаций на границах блоков (областей, относительно свободных от дислокаций, разделенных границами с высокой илотностью дислокаций). [c.26] Установлена пропорциональная зависимость прочности от дислокационной структуры границ блоков и общей плотности дислокаций повышение прочности связано с увеличением плотности Nd дислокаций в границах блоков. [c.27] При проведении экспериментов в некоторых случаях могут наблюдаться отклонения от уравнения (4), характеризующиеся изломом прямой lgT = /(a) (рис. 8) при испытании, начиная с некоторой величины напряжения (некоторого момента времени), прочность оказывается ниже рассчитанной по уравнению (4). [c.27] Наряду с изломом прямой Ig т = f(a) при испытаниях металлов и сплавов наблюдаются другие отклонения от временной зависимости прочности. Так, в некоторых случаях [40] прямая Igx = f a) является аномальной кривой (рис. 9) при этом долговечность оказывается выше расчетной. [c.27] Во всех случаях отклонения от уравнения (4) в металлах и сплавах обусловлены нестабильностью их структуры, изменением структуры под нагрузкой, т. е. непостоянством параметра этой зависимости у. В металлах указанные отклонения наблюдаются, например, в процессе испытания при температурах, превышающих температуру отжига (или близких к ней), а также после прокатки или иного вида механической обработки, в холодном состоянии и испытании на долговечность при повышенных температурах (при температурах начала рекристаллизации испытуемого металла). [c.27] Наряду с изложенной существуют другие физические теории процессов деформирования и разрушения. Так, согласно одной из таких теорий зависимость долговечности от величины напряжения объясняется плавлением и вязким течением на границах кристаллов разрушение металла связано с возникновением в зоне нарушения кристаллической структуры на границах между кристаллами некоторого числа зародышей жидкой фазы. [c.28] Процессы механического разрушения полимерных материалов. Процессы, вызывающие разрушение нагруженного полимерного материала, представляют собой процессы разрыва внутримолекулярных химических связей в результате тепловых флуктуаций, т. е. процессы термодеструкций полимерных цепей, активированные механическими напряжениями. Для полимерных материалов температурно-временная зависимость прочности определяется кинетикой постепенного флуктуационного разрыва химических связей. По данным Э. Е. Томашевского, энергия активации процесса разрушения полимеров, уменьшающаяся под действием напряжения, соответствует энергии активации термодеструкции при этом величина U,j в уравнении (4) представляет собой энергию активации процесса термодеструкции Et полимерных цепей в ненапряженном полимере, равную энергии химической связи между атомами в полимерной цепочке (табл. 2). [c.28] Вернуться к основной статье