Напряжения межатомные

В теории упругости, рассматривающей явления, происходящие при возникновении напряжений, межатомные силы принимаются близкодействующими, и поэтому силы, действующие на какую-либо часть тела со стороны других, действуют непосредственно только через поверхность тела. Эти силы пропорциональны площади поверхности тела, и их величина, отнесенная к единице площади, называется напряжением. Напряжение называется однородным, если силы, действующие на поверхность элемента [c.187]

Разрушение металла происходит в тот момент, когда сумма растягивающих внутренних и внешних (т.е. возникающих от действия внешних сил) напряжений превысит по величине сжимающие напряжения межатомного взаимодействия. При этом общая сумма напряжений, характеризующих межатомное взаимодействие вдоль одной из координат, равна нулю, т.е. выполняется обычное условие равновесия. [c.76]

В хрупком материале с совершенной кристаллической решеткой, нагруженном постепенно увеличивающимся напряжением, межатомное расстояние постепенно увеличивалось бы до тех пор, пока расстояние между атомами в направлении максимального удлинения не достигло бы значения, соответствующего наибольшему возможному значению силы притяжения атомов. С превыше-272 [c.272]

Упругая деформация — есть изменение расстояния. между атомами под действием внешних сил. Поэтому напряжение — есть изменение в межатомных расстояниях и может изме- [c.64]

Для начала перехода атомов в новые положения равновесия необходима определенная величина действующих напряжений, зависящая от межатомных сил и характера взаимного расположения атомов (типа кристаллической решетки, наличия и расположения примесей, формы и размеров зерен поликристалла и т. п.). [c.53]

Напряжения, вызывающие смещение атомов в новые положения равновесия, могут уравновешиваться только силами межатомных взаимодействий. Поэтому под нагрузкой при пластическом деформировании деформация состоит из упругой и пластической составляющих, причем упругая составляющая исчезает при разгрузке (при снятии деформирующих сил), а пластическая составляющая приводит к остаточному изменению формы и размеров тела. В новые положения равновесия атомы могут переходить в результате смещения в определенных параллельных плоскостях, без существенного изменения расстояний между этими плоскостями. При этом атомы не выходят из зоны силового взаимодействия и деформация происходит без нарушения сплошности металла, плотность которого практически [c.53]

Деформация материала обычно связана с искажением кристаллической решетки и изменением межатомных расстояний. При этом в случае небольших напряжений взаимодействие между атомами не нарушается и при последующих разгрузках указанные искажения решетки исчезают. Если же напряжения большие, то в кристаллических зернах пластичных материалов по некоторым плоскостям, которые называются плоскостями скольжения кристаллита, происходят необратимые сдвиги. Сдвинутые относительно друг друга группы атомов уже не образуют единой атомной решетки. Получившееся при этом новое образование оказывается более прочным в результате усиления плоскостей скольжения внутри отдельных зерен. Теперь для его разрушения требуется большее усилие. [c.590]

Механизм охрупчивания в жидких металлах аналогичен механизму КРН только при определенных сочетаниях жидких и напряженных твердых металлов, приводящих к межкристаллитному растрескиванию (табл. 7.2). Например, чтобы избежать катастрофического межкристаллитного растрескивания, ртутные котлы должны быть изготовлены и изготавливаются из - углеродистой стали, а не из титана, его сплавов или латуни. Адсорбированные атомы ртути снижают энергию межатомных связей на границах зерен напряженного титана или латуни, вызывая растрескивание, а в случае железа это не имеет места. [c.142]

Вследствие этого сила тока высокоскоростных ионов, получаемого этим косвенным способом, сравнима с силами токов, обычно получаемых методами прямого ускорения с применением высокого напряжения. Более того, фокусирующее действие приводит к образованию очень узких ионных пучков (с диаметром поперечного сечения менее 1 мм), являющихся идеальными для экспериментального изучения процессов межатомных столкновений. Гораздо меньшее значение имеет вторая особенность метода, заключающаяся в применении простого и весьма эффективного способа корректировки магнитного поля вдоль траектории ионов. Это дает возможность легко добиться эффективной работы прибора с очень высоким коэффициентом усиления (т. е. отношением конечного эквивалентного напряжения ускоренных ионов к приложенному напряжению). Вследствие изложенного описываемый метод уже на его нынешней стадии развития представляет собой высоконадежный и экспериментально удобный способ получения высокоскоростных ионов, требующий относительно скромного лабораторного оснащения. Более того, проведенные опыты показывают, что этот косвенный метод многократного ускорения уже сейчас создает реальную возможность для получения в лабораторных условиях протонов с кинетическими энергиями свыше 10 эВ. С этой целью в нашей лаборатории монтируется магнит с площадками полюсов диаметром 114 см. [c.146]

Важной характеристикой напряженного состояния является коэффициент мягкости , равный отношению максимальных касательных напряжений к максимальным нормальным. Чем меньше этот коэффициент, тем жестче напряженное состояние. Касательные напряжения способствуют развитию пластической деформации, а нормальные— разрыву межатомных связей, хрупкому разрушению твердого тела. [c.117]

Примеси, а также дефекты образуют в твердом теле скопления. Если их размеры больше нескольких межатомных расстояний, то они являются центрами стопорения дислокаций, которые затрудняют их перемещение до тех пор, пока к ним не приложены значительные напряжения. [c.135]

В идеальном случае считают, что хрупкое разрушение должно происходить в результате мгновенного разрыва межатомных связей по плоскости, перпендикулярной действующему нормальному напряжению. Оценка теоретического напряжения (теоретической прочности), при котором должно происходить хрупкое разрушение, показывает, что эта величина одного порядка с модулем нормальной упругости Е (так же, как теоретическое сопротивлению сдвигу — одного порядка с модулем сдвига G), а именно [c.137]

Условие нестабильного роста трещины было найдено Гриффитсом без рассмотрения напряженного состояния у кончика трещины, вблизи которого концентрируются напряжения. В настоящее время известно, что острая трещина с радиусом в вершине, равным межатомному расстоянию а, приводит к локальному повышению напряжения до значения [c.139]

Переменное поле частотой со] модулирует показатель преломления и для самого себя, что приводит к генерации второй гармоники 2(01. То же самое происходит и с волной частотой 2. Однако нелинейные добавки к показателю преломления настолько малы, что их можно обнаружить только тогда, когда электрическое поле сравнимо с величиной межатомных полей. Поэтому вторую гармонику на частоте 2 г можно наблюдать только в том случае, если напряженность поля на частоте 2 весьма высока. Вместе с тем волны с суммарной 1-1- 2 и разностной 1 — 2 частотами будут генерироваться даже тогда, когда излучение на частоте 2 имеет низкую интенсивность, если только интенсивность излучения с частотой I достаточно высока. [c.306]

Рассеяние статическими дефектами решетки. Кроме взаимодействия решеточных волн вследствие ангармоничности межатомных сил, нужно рассмотреть еще их взаимодействие, обусловленное наличием статических дефектов кристаллов, таких, как нарушения периодичности или статические напряжения. Вероятность такого взаимодействия может быть вычислена методом, подобным изложенному в и. 5 энергия возмущения выражается через смещение и, которое в свою очередь выражается через амплитуды решеточных волн (3.7). Члены, квадратичные относительно [c.235]

Несоответствие между теоретической прочностью межатомных связей и экспериментальной натолкнуло английского ученого А. Гриффитса (1893—1963) на мысль, что большое расхождение в прочностях объясняется наличием мелких трещин в однородном материале, которые приводят к большой концентрации напряжений в упругом состоянии. Появившиеся в 1921 и 1924 гг. работы [c.328]

Линейные дислокации обладают большой подвижностью и при сдвигающем напряжении порядка 10 кПа уже приходят в движение. Например, краевая дислокация, изображенная на рис. 7.14, а, придет в движение и плоскость 4, содержащая краевую дислокацию, поменяется местами с плоскостью 3, вследствие того что атомы в плоскости 3, лежащие ниже дислокации, обозначаемой знаком L, сместятся влево, а оставшиеся на месте атомы этой плоскости образуют дислокацию, смещенную вправо на одно межатомное расстояние. Такое движение наконец приведет к выходу дислокации на границу кристалла (рис. 7.14, е). Эти малые шаги смещения дислокации представляют собой элементарные акты пластической, уже необратимой деформации. Аналогично положение с движением винтовой дислокации, которая перемещается не в направлении действия касательного напряжения, а перпендикулярно ему, как показано иа рис. 7.14, г. Движение оси винтовой дислокации приводит к смещению (деформации) тоже в направлении действия напряжения т. [c.133]

Предел пропорциональности сг ц обычно определяется как условное напряжение, при котором тангенс угла наклона касательной к оси Оо отличается от 1 / на 5 %. Дело в том, что начиная с небольших напряжений наблюдается отклонение диаграммы а — е от прямой линии, что сопряжено с нелинейной зависимостью сил межатомного сцепления от межатомного расстояния, которые в основном определяют зависимость а — ев стадии упругого деформирования. Таким образом, а ц есть величина условная. [c.139]

Конечно, такой способ расчета не может претендовать на высокую точность многое зависит от ориентации кристалла, его строения, а также от типа связей между атомами в кристаллической решетке. Но любопытно, что множество достаточно точных расчетов по оценке так называемой идеальной (расчетной) прочности дают для всех материалов практически тот же результат. Напряжения необратимого скольжения, а также и отрыва по основным кристаллографическим плоскостям лежат для всех материалов в пределах 5... 16 % от f . Прямая связь между идеальной прочностью и модулем упругости очевидна. Они имеют общее происхождение и определяются характером межатомного сцепления. И, наконец, есть еще нечто общее, что сохраняется для всех материалов. Результаты теоретических расчетов по идеальной прочности находятся в резком противоречии с тем, что мы получаем при испытании образцов на растяжение. И возникновение общей текучести, и последующий разрыв образца происходят при напряжениях, в лучшем случае, в десятки, а то и в сотни раз меньших, чем те, которые прогнозируются расчетом. [c.76]

Из выражения (4) следует, что при механическом воздействии на кристалл (растяжении, сжатии, сдвиге) межатомное расстояние, которое до приложения нагрузки было равно г=го, изменяется до г=го Аг. При одноосном растяжении величина внешнего приложенного напряжения ст не может превышать Отях, соответствующе- [c.17]

Сегрегация примесей при кристаллизации может быть причиной образования смежных слоев состава с несколько различающимися межатомными расстояниями. Это различие вызывает появление упругих напряжений. При определенной разнице в межатомных расстояниях соседних слоев энергетически выгодным может стать их сопряжение путем возникновения дислокаций на границе между соседними слоями. [c.104]

Под действием напряжения сдвига т дислокации будут удерживаться перед границей на расстоянии s, причем т=G(p/s) /(бя ), где р по порядку величины равна межатомному расстоянию. [c.227]

Предположим, что имеется разомкнутая цепь с двумя спаями разнородных металлов / и 2 (рис. 2.27, б). Если температуры обоих спаев различны, а температуры обоих концов цепи (точки and) одинаковы, то между этими концами существует разность потенциалов, называемая термоэлектродвижущей силой Ет- Возникновение e.j связано с граничными условиями в месте контакта двух разнородных металлов. Так как энергия Ферми этих металлов различна, то при установлении контакта электроны переходят из одного металла в другой. В результате на границе возникает электрический двойной слой, толщина которого соответствует межатомным расстояниям. Напряженность электрического поля в этом слое имеет такую величину, что изменение (скачок) электрического потенциала Аф равно разности энергий Ферми обоих металлов. [c.173]

Авторы работы [72] следующим образом описывают общую картину зависимости долговечности от напря- 2 жения и температуры Приложение к твердому телу внешней нагрузки вызывает напряжение межатомных связей. При этом вследствие гетерогенности строения реальных тел на надатомном уровне внешняя нагрузка распределяется неравномерно по связям возникают, локальные [c.113]

Скольжение осуществляется в результате перемещения в крнс-сталле дислокаций (рис. 28). При действии вдоль плоскости скольжения касательных напряжений в направлении, указанном стрелкой, атомы вблизи ядра дислокации перемещаются справа налево на расстояния (1 2 3 -> 4 5 -> 6 7 8 9 -> 10 11 12 13 -> -> 14 15 16 17 18), значительно меньше межатомных. Атомы смещаются не только в плоскости чертежа, но и во всех атомных слоях, параллельных этой плоскости [c.44]

Вокруг дислокаций возникают поля напряз ений и образуются площадки облегченного скольжения. Достаточно сравнительно небольшого складывающего напряжения, чтобы вызвать на таком участке сдвиг кристаллических плоскостей на одно межатомное расстояние. Этот сдвиг сопровождается соответственным перемещением площадки облегченного скольжения по направлению или против направления действия силы. На новом месте расположения площадки, в свою очередь, происходит сдвиг на одно межатомное расстояние, сопровождаемый новым смещенпе.м площадки скольжения. [c.172]

Прежде всего следует акцентировать внимание на том, что С.Н. Журков был одним из первых, кто обнаружил универсальность временной зависимости прочности, введя в рассмотрение процесса разрушения фактор времени. Эта идея поколебала установившуюся точку зрения на разрушение как мгновенного акта. Концепция .IL Журкова связана с утвсрждишем, что разрушение является по своей природе термофлуктуационным процессом, в котором внешняя сила не осуществляет непосредственно разрыва межатомных связей, а лишь препятствует рекомендации разорванных связей. Зависимости между временем до разрушения, скоростью ползучести с (скорости накопления деформации) и напряжением а имеют вид [c.262]

Приведем расчет энергии взаимодействия пары атомов металла и взаимодействия таких же атомов в решетке. Например, для лития энергия связи в молекуле /=1,14 эВ. равновесное межатомное расстояние гравн. 2,7 А. Для кристаллической решетки энергия решетки 11=1,1 эВ, равновесное расстояние между атомами составляет 3,03 А и, формально, при координационном числе к.ч.=12 энергия межатомной связи в решетке равна 0,14 эВ, Таким образом, при ослаблении межатомных связей в кристагше наблюдается выигрыш в энергии кристаллической решетки. Поскольку в пористой части переходного слоя растягивающие напряжения обусловливают увеличение периода решетки (расстояния между атомами), то энергия данной зоны имеет еще большее значение по сравнению с энергией объемной кристаллической решетки, что вносит вклад в интегральную величину поверхностной энергии. [c.120]

Условно принято, что дислокация положительна, если она находится в верхней части кристалла и обозначается знаком L, и отрицательна, если находится в нижней части (знак Т ). Дислокации одтгаго и того же знака отталкиваются, а противоположного - притягиваются. Под воздействием напряжения краевая дислокация может перемещаться по кристаллу (по плоскости сдвига), пока не достигнет границы зерна (блока). При этом образуется ступенька величиной в одно межатомное расстояние. Винтовая дислокация (см. рис. 6.2,6) в отличие от краевой параллельна вектору сдвига. [c.265]

Двойникование наблюдается в ряде кристаллов, особенно имеющих плотноупакованную гексагональную или объемно-центрированную кубическую решетку. При двойниковании происходит сдвиг определенных областей кристалла в положение, отвечающее зеркальному отображению несдвинутых областей. Такой симметричный сдвиг происходит относительно какой-то благоприятным образом ориентированной по отношению к приложенному напряжению т кристаллографической плоскости, называемой плоскостью двойникования (рис. 4.12), которая до деформации не обязательно была плоскостью симметрии. Областью сдвига является вся сдвинутая часть кристалла. При двойниковании, как видно из рис. 4.12, в области сдвига перемещение большинства атомов происходит на расстояния, меньшие межатомных, при этом в каждом атомном слое атомы сдвигаются на одно и то же расстояние по отношению к атомам нижележащего слоя. [c.129]

Факт значительного расхождения между теоретическими и экспериментальными значениями критических скалываюи их напряжений связан с тем обстоятельством, что в реальных кристаллах всегда присутствуют дислокации, которые легко перемеш аются, и их движение обусловливает скольжение при очень низких значениях прикладываемых нагрузок. Наличие дислокаций приводит к тому, что сдвиг начинается не по всей плоскости одновременно, а только в каком-либо одном месте, а затем под действием касательных напряжений распространяется по всей плоскости скольжения, при этом в направлении скольжения, указываемом вектором Бюргерса Ь, перемещается и сама дислокация. На рис. 4.17 приведена схема развития единичного сдвига (на одно межатомное расстояние) верхней части кристалла по отношению к ниж- [c.133]

Выше твердые тела рассматривались (в основном) при условии, что на них не действуют внешние силы. В этом случае межатомные расстояния соответствуют состоянию теплового равновесия, и взаимное расположение различных частей тела должно отвечать состоянию механического равновесия. Если же на тело начнут действовать какие-либо внешние силы, то будет происходить его деформирование, расстояния между атомами и молекулами изменятся, и тело окажется выведенным из состояния равновесия. В нем возникнут силы, которые будут стремиться возвратить тело в равновесное состояние. Эти силы вызывают внутренние напряжения. Они обусловливаются, очевидно, межатомными (межмолекуляриыми) силами, которые обычно имеют относительно небольшой радиус действия. [c.187]

Если все межатомные силы в кристалле направлены только вдоль линий, соединяющих центры атомов, т. е. являются центральными, каждый атом в решетке является центром симметрии и в кристалле отсутствуют (в исходном состоянии) напряжения, то упругие постоянные оказываются связанными дополните г1ьны-ми соотношениями, которые называются соотношениями Коши [c.205]

Обычно структура материалов типа металлов упорядочивается по элементам атом — кристалл (блок мозаики) — зерно. Дефекты в твердых телах можно разделить на две группы 1) искажения в атомно-молекулярной структуре в виде вакансий, замещения, внедрения, дислокации и т. п. 2) трещины — разрывы сплошности. Эти дефекты — локальные искажения однородности — совместно со сложностями структуры создают концентрацию напряжений. Что касается трещин, то их условно по размерам разделяют на три разновидности мельчайшие (субмикроскопические), микроскопические и макроскопические (магистральные). Вопросы взаимодействия локальных дефектов между собой и их роль в образовании субмнкроскопических и микроскопических трещин более относятся к физике твердого тела и являются одним из основных направлений физики разрушения. Не останавливаясь на детальном описании этих специальных вопросов, отметим, что в результате приложения внешних нагрузок в теле возникают дополнительные к силам межатомного взаимодействия силовые поля, приводящие в движение различные дефекты, которые, сливаясь, образуют субмикроскопические, а в последующем и микроскопические трещины. [c.182]

При приближении дислокации к свободной поверхности энергия деформации кристалла уменьшается, так как свободная поверхность не вызывает напряжений, которые препятствовали бы перемещению дислокации. Чем меньше расстояние от свободной поверхности до дислокации, тем меньше энергия дислокации и больше ее притяжение к свободной поверхности. Поэтому дислокация будет притягиваться к поверхности до тех пор, пока она не выйдет на поверхность, при этом образуется ступенька в одно межатомное расстояние. Сила притяжения дислокации к свободной поверхности кристалла аналогична силе, с которой в бесконечном кристалле на нее действует воображаемая дислокация противоположного знака, соответствующим образом ориентированная по отношению к поверхности. В случае винтовой дислокации, приближащейся к плоской поверхности, воображаемая дислокация есть зеркальное отражение исходной дислокации от поверхности кристалла. В этом случае силу, притягивающую дислокацию к поверхности, называют силой изображения. В частности, если винтовая дислокация параллельна свободной поверхности и лежит на расстоянии г от нее, то сила изображения на единицу длины дислокации [c.52]

Основная, пожалуй, задача, на которой были сосредоточены в последние годы усилия ученых-механиков, занимающихся практическими приложениями механики разрушения к оценке прочности крупногабаритных изделий,— это задача о нахождении условий равновесия или распространения большой трещины в достаточно пластичном материале. Пластическая зона впереди трещины велика настолько, что для нее можно считать справедливыми соотношения макроскопической теории пластичности, рассматривающей среду как сплошную и однородную. Для плоского напряженного состояния модель Леонова — Панасюка — Дагдейла, заменяющая пластическую зону отрезком, продолжающим трещину и не имеющим толщины, оказывается удовлетворительной. В частности, это подтверждается приводимым в этой книге анализом соответствующей упругопластической задачи, которая ре- шается численно методом конечных элементов. С увеличением числа эле-ментов пластическая зона суживается и можно предполагать, что в пределе, когда при безграничном увеличении числа элементов решение стремится к точному решению, пластическая зона действительно вырождается в отрезок. Заметим, что при рассмотрении субмикроскопических трещин на атомном уровне многие авторы принимают гипотезу о том, что нелинейность взаимодействия между атомами существенна лишь в пределах одного межатомного слоя, по аналогии с тем, как рассчитывается так называемая дислокация Пайерлса. Онять-таки, как и в линейной теории, возникает формальная аналогия, но здесь она носит уже искусственный характер, и суждения об относительной приемлемости модели в разных случаях основываются на совершенно различных соображениях степень убедительности приводимой Б защиту ее аргументации оказывается далеко неодинаковой. [c.10]

Своеобразная трактовка разрезов-трещин как нетривиальных форм равновесия упругих тел с физически нелинейными характеристиками, предложенная В. В. Новожиловым [195, 196], помогает понять возможную причину образования щелевидных областей или пустот. Известно, что при увеличении расстояния менгду атомами твердого тела межатомное усилие возрастает до максимума, а затем надает. Равновесие атомов, взаимодействующих по закону нисходящей ветви этой кривой, неустойчиво. Атомный слой, находящийся между двумя другими фиксированными слоями, имеет одно положение неустойчивого и два положения устойчивого равновесия. Поэтому различные причины (тепловые флуктуации, местные несовершенства кристаллической решетки, растягивающие напряжения от внешней нагрузки) создают условия для преодоления потенциального барьера при переходе (через максимум силового взаимодействия) от устойчивого состояния равновесия к неустойчивому. Видимое проявление неустойчивости сводится к перескоку атомного слоя (точнее, его части) в новое положение, что характерно для явления, носящего название устойчивости в большом . [c.75]

Здесь имеется в виду, что при бесконечно больших напряжениях и их градиентах, получаемых из решений линейиой теории упругости в некоторых точках тела, величиной, ответственной за прочность, будет осреднеппое напряжение на площадке в пределах одного межатомного расстояния D [c.76]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...