Опыты Гриффитса

Более справедливы опыты Гриффитса и Дэвиса с пластинами высотой до 2,6 м [13]. Ими предложены следующие формулы для вертикальной плиты [c.18]

На фиг. 17—4 дано сопоставление расчетов перегрева при возникновении кипения по формуле (17.8) с опытами Гриффитса и Уоллеса. [c.393]

Отклонения величины от средней при изменении длины трещины от 0,4 до 2,3 см составляли в опытах Гриффитса м нее 5%. Таким образом, с довольно высокой точностью критическое напряжение действительно оказалось обратно пропорциональным 7 [c.20]

Объемное расширение 27 Опыты Гриффитса 20, 279 Относительное изменение объема 70 [c.294]

Теорию Гриффитса можно применять также для металлов и сплавов, обладающих некоторой пластичностью. В этих случаях следует учитывать энергию, которая расходуется на пластическое деформирование. Как показывают опыты, пластическая деформация развивается вблизи вершины трещины в сравнительно тонком слое, окаймляющем ее. Толщина слоя пластически деформированного металла зависит от условий нагружения, свойств материала и может составлять от нескольких десятков микрометров до десятых долей миллиметра. [c.731]

Экспериментально теория Гриффитса была подтверждена известными опытами с каменной солью [12] и со стеклянными нитями [1, с. 57]. Удаление поверхностных трещин в этих опытах с помощью растворителей приводило к сильному возрастанию прочности образцов. В более поздних работах было доказано наличие субмикротрещин в полимерных материалах [8, с. 285]. Наличие дефектов вносит ряд принципиально новых моментов в представление о прочности по сравнению с прочностью идеального материала. Процесс разрушения в реальном материале [c.111]

Не буду настаивать на том, что такие аналогии являются прямыми, без которых невозможны исследования в сфере естественных наук. Вернусь к теории Гриффитса, которая одними специалистами была встречена весьма скептически (что может быть и естественно для новых теорий) и вызвала кратковременный интерес у других. Даже сам автор постепенно охладел к проблеме хрупкого разрушения и никогда впредь к ней не возвращался. Отчасти причиной забвения послужило то, что классическая концепция хрупкого разрушения Гриффитса была связана только с такими хрупкими материалами, как стекла, а металлы оставались вне сферы ее применимости. Правда, вряд ли бы Гриффитс сумел создать эту теорию, если бы он взял для своих опытов не стекло, [c.31]

Общепринятое объяснение адсорбционного эффекта основано на теории Гриффитса. Оно состоит в следующем жидкий расплав, проникая в верщину трещины, понижает поверхностную энергию и вязкость разрушения материала, вследствие чего происходит локальное охрупчивание и преждевременное хрупкое разрушение при низких напряжениях. Описанные опыты и сформулированные на их основе выводы д) и е) показывают, что применение теории Гриффитса к этому явлению неправомерно теория Гриффитса и все излагаемые до сих пор вопросы механики хрупкого разрушения основаны на том соображении, что развитие трещины и разрушающая нагрузка полностью определяются локальной концентрацией напряжений и деформаций в вершине трещины ). [c.392]

Наконец из физики твердого тела и из опыта изготовления и эксплуатации инженерных сооружений известно, что, независимо от нашего желания, разрушение материала и конструкций на той или иной стадии развития (микроскопической, макроскопической) присутствует, если и не с самого начала эксплуатации, то во всяком случае спустя некоторое время. Но, как ясно из третьего пункта перечисленных выше научных результатов теории Гриффитса, наличие трещин не обязательно немедленно выводит конструкцию из строя. Это благоприятное обстоятельство и служит развитию механики разрушения как науки, конечной практической целью которой должно быть создание надежных методов защиты конструкции от хрупкого разрушения. [c.118]

Чтобы проверить свою теорию, Гриффитс поставил опыты над топкими стеклянными трубками, подвергая их внутреннему давлению. Прорезав в них алмазом параллельно оси искусственные трещины различной длины, он нашел критические значения о . Они оказались в удовлетворительном согласии с теоретическими предсказаниями уравнения (с). Затем Гриффитс провел испытания тонких стеклянных волокон и нашел, что при диаметре, равном [c.429]

В целом картина оказывается следующей. В районе одной линии скольжения может накопиться п п дислокаций. Часть их Пс и способна слиться и постепенно образовать трещину, которая распространяется на расстояние с гг п Ь — несколь-ких микронов, т. е. примерно лишь на величину, не превышающую расстояния между соседними активными линиями скольжения. (При данных условиях опыта эти трещины еще очень далеки от критической величины, когда, согласно критерию Гриффитса, трещина утрачивает равновесность, и наступает разрушение кристалла.) Именно эта часть определяет возникающий прирост сопротивления <>=> который [c.83]

В опытах со сферическими и цилиндрическими стеклянными колбами Гриффитс получил очень хорошее соответствие этой зависимости. Колбы были прорезаны и изолированы изнутри, после чего в них создавалось внутреннее давление. Цилиндрические трубки, в которых трещины были параллельны оси, подвергались, кроме того, осевому сжатию. Тем самым создавались условия, близкие к равномерному (если не учитывать влияния трещины) плоскому напряженному состоянию с различным соотношением между напряжениями, действующими поперек и вдоль трещины. [c.20]

Основываясь на результатах этих опытов, можно было также определить поверхностную энергию. Она оказалась равной 1,8Дж/м . Экстраполяция ее значений, полученных непосредственными измерениями в некотором диапазоне сравнительно высоких температур (когда ее можно измерить), привела Гриффитса к несколько меньшим значениям примерно 0,60 Дж/м (формула для о была выведена Гриффитсом с ошибкой, в результате чего величина у, полученная при обработке опытов с трещинами по этой формуле, оказалась равной 0,45 Дж/м , т. е. ближе к истинному значению, но меньше его). [c.20]

Следует обратить внимание на ряд работ, в которых было показано, что разрыв кристаллов в специальных условиях происходит при напряжениях, близких к теоретическим. Это указывает на то, что величина сил сцепления в решетке, предсказанная теорией, соответствует опыту, однако при обычных условиях опыта существуют какие-то причины, которые мешают обнаружить эти большие силы сцепления и обусловливают различие в свойствах прочности реального и идеального кристалла. Впервые на существование очень высоких значений теоретической прочности указано в опытах Гриффитса [11]. Изучая зависимость прочности стеклянных нитей от толщины и экстраполируя результаты своих опытов на нить нулевого диаметра, Гриффитс нашел величину 1100 kFImm , что соответствует теоретической прочности стекла. Прочность нитей из аморфных веществ, как известно, изменяется с толщиной по закону Р = Aid + В, где d — диаметр нити, А ж В — постоянные.) [c.19]

Общие соображения относительно полной энергии системы были использованы А. Гриффитсом при развитии его теории разрушения хрупких материалов 2). Известно, что материалы всегда проявляют намного меньшую прочность, чем можно было бы ожидать на основе анализа молекулярных сил. Для одного из видов стекла Гриффитс обнаружил теоретическую прочность на растя>кение порядка 2QQQ кГ/см-, тогда как опыты на растяжение со сток- [c.263]

На рис. 3 расчетные зависимости для кипения воды при принятых значениях 10, 100° С сопоставляются с экспериментальными данными Гриффитса и Уоллиса [4], Саберского и Гейтса [27] и Вачана с сотрудниками [12]. В этих опытах были точно известны размеры впадин шероховатости поверхности нагрева и температурные напоры. Очевидно, что опытные результаты хорошо согласуются с расчетными для данного давления. [c.266]

Плотность работающих центров парообразования на единице площади (или паровых каналов) п является функцией перегрева стенки ДГст (или теплового потока) при заданном качестве поверхности (числе центров парообразования). Отметим, что число центров парообразования не может быть определено по измерениям качества поверхности (высот шероховатости и их распределения). Для пояснения этого факта В. Сю [3.18] приводит пример из географии по средней высоте гор и холмов в данном районе и их распределению нельзя судить о числе и распределении прудов и озер. Тем не менее косвенным путем размер впадины, служащей активным центром парообразования, может быть определен. На рис. 3.11 показаны кривые изменения плотности центров парообразования п от перегрева по опытам Р. Гриффитса и Дж. Уоллиса [3.28] на полированной медной поверхности (см. кривые 2, 3 на рис. 3.11, а), а затем по уравнению (3.4) найден размер активной впадины (см. кривую 1 на рис. 3.11, а). [c.112]

Анализ точек на рис. 3.11, б показывает что экспериментальные данные для трех жидкостей легли вокруг одного значения радиуса впадины 30—35 мкм, т. е. при достижении определенного перегрева (по данным Гриффитса и Уоллиса околокритического) радиус активной впадины является постоянной, характеризующей данную поверхность. Для другой шероховатости поверхности радиус активной впадины, естественно, будет иным. Другими словами, для каждой поверхности с заданными параметрами шероховатости необходимо провести тарировочные опыты по снятию зависимости радиуса впадины г от перегрева АТст- Для более подробного ознакомления с рассматриваемой проблемой читателю следует обратиться к специальной литературе [3.18]. [c.113]

Гриффитс проверил свою теорию, проводя опыты на пластинах из силикатного стекла с искусственными трещинами. Он обна- [c.46]

Авторы книги [ ] тоже анализируют свои опыты с позиций теории Гриффитса. Они считают, что наклон прямой, проведенной через опытные точки на рис. 161 и 162, с точностью до постоянного множителя представляет собой вязкость разрушения исходя из этого, они оценивают ее величину в присутствии ртути. Однако это недоразумение, так как, согласно формуле Гриффитса (4.15), указанная прямая должна проходить через начало координат <], /" /2). В силу этой формулы пря увеличеяии длины I в 26 раз (что имело место в опытах) нагрузка должна была бы уменьшиться в 5 раз. По более точной формуле, учитывающей краевой эффект, уменьшение нагрузки было бы еще более значительным. [c.392]

Большинство современных высокопрочных композиционных материалов имеют волокнистую или слоисто-волокнистую структуру. Их поведение в процессе разрушения существенно отличается от поведения традиционных конструкционных материалов, применительно к которым развита механика разрушения. Для композиционных материалов характерно наличие двух и большего числа структурных параметров, имеющих размерность длины, а также двух и большего числа качественно различных механизмов разрушения па уровне структурных элементов, поэтому возможности применения классической (линейной) механики разрушения к этим материалам ограничены. Это признают даже те экспериментаторы, которые получают на опыте подтверждение зависимости Гриффитса—Ирвина и используют понятие критического коэффициента интенсивности напряжений в качестве меры трещиностойкости однонаправленных композитов. Для преодоления указанных трудностей необходимо либо дать формальное многопараметрическое обобщение линейной механики разрушения, либо развить структурные модели, учитывающие особенности поведения композитов. [c.149]

Лабунцов [154] принимает число центров обратно пропорциональным квадрату радиуса появляющихся на них наименьших зародышей. Это соответствует квадратичной зависимости Qa от величины перегрева ДГ. Гриффитс и Уоллис 1157] исследовали кипение спиртов и воды на медных поверхностях. Число действующих центров в их опытах неплохо аппроксимируется экспоненциальной функцией [c.171]

Подобная формула впервые была предложена Гриффитсом [162]. Впоследствии рядом авторов было показано, что, за исключением некоторых различий в числовом коэффициенте, результат остается тем же при самых разнообразных постановках задачи и для тонкой, и для толстой пластины (двумерная задача), и в случае трехмерной задачи (трещина в форме эллипсоида) [163], а также при переходе от вычисления энергии к непосредственному определению перенапряжений на краю трещины [164—166], в частности, при анализе межатомных сил и расположения атомов [167—169]. Экспериментальное исследование в этом направлении — известные опыты с расщеплением листочков слюды—было проведено И. В. Обреимовым [170]. [c.170]

Согласно опытам А. Ф. Иоффе, а также Гриффитса в период между 1923—1933 гг. господствовала точка зрения, что трещины, приводящие к хрупкому разрушению, возникают в результате развития зародышевых микротрещин, до нагружения образца существовавших на его поверхности. Считалось, что природа хрупкого разрушения кристаллов и металлов та же, что и стекла. Однако работы, выполненные в лаборатории А. Ф. Иоффе после 1923 г., показали, что эти цервоначальные представления о хрупком разрушении не во всем являются исчерпывающими. [c.9]

Первой теорией практической прочности и единственной количественной теорией до настоящего времени является теория [11]. В своих рассуждениях Гриффитс оперирует с абсолютно хрупким телом, подчиняющимся вплоть до момента разрыва закону Гука. Согласно Гриффитсу, низкая практическая прочность обусловлена существованием в испытуемых образцах субьгакроскопических трещин. На концах трещин существует концентрация напряжений, величина которых значительно превышает средние значения, которые мы непосредственно] наблюдаем на опыте. Условие разрыва тела Гриффитс определяет как возможность роста трещины, находящейся на поверхности или внутри его. В момент разрыва тело находится в состоянии неустойчивого равновесия, следовательно, его потенциальная энергия имеет максимум. При вычислении потенциальной энергии необходимо принимать во внимание дополнительную энергию, зависящую от присутствия трещин. В случае идеального упругого тела только эта дополнительная энергия и вызывает существование максимума. [c.24]

Практически модель Гриффитса соответствует случаю, когда размеры образца значительно превышают размеры трещин. Гриффитс предпринял проверку своей формулы [11]. Он провел опыты на тонких шаровых колбах, на поверхности которых были нанесены алмазом различной длины царапины. Колбы доводились до разрушения внутренним давлением жидкости. Длина царапин колебалась в пределах от 0,38 до 2,26 см. Внутренние остаточные напряжения, полученные в окрестностях трещины, в результате царапания уничтожались соответствующей тепловой обработкой. По Гриффитсу, должно было бы иметь место соотношение [c.25]

Если для стекла получаются вполне мыслимые размеры для трещин, то для кристаллов они получаются невероятно большими. Трудно представить себе трещину, сравнимую с размерами образца или даже превышающую их. Наличие таких трещин было бы легко установить непосредственнымп наблюдениями, однако на опыте они не были обнаружены. Ряд других закономерностей разрыва кристаллов также не укладывался в рамки представлений Гриффитса. Правда, ввиду разнообразия кристаллов можно ожидать, что закономерности здесь будут с.ложнее, чем для аморфных тел, и каждый отде.льный кристалл нужно подвергать особому рассмотрению. В нашей работе, говоря о кристаллах, мы будем иметь в виду главным образом простейшие кристаллы, гаплоидные соли и металлы. У кристаллов этих веществ наиболее полно изучены свойства прочности. [c.26]

В табл. 3 приведены размеры трещин по Гриффитсу для ряда материалов, вычисленных из значений их практической прочности для кристаллов получились трещины очень большой величины. Задаваясь разумными размерами длины трещины в кристаллах (по величине того же порядка как у стекла, в согласии с данными опыта, т. е. 2% 10 см) мы можем вычислить гипотетическую прочность по Гриффитсу материалов Ргриф- Результаты подобного расчета приведены в табл. 4. Для сравнения в последнем столбце таблицы даны значения прочности, наблюдаемые на опыте Р р (практическая прочность). [c.31]

Из таблицы видно, что полученные значения прочности по Гриффитсу в 10—50 раз превышают значения, наблюдаемые на опыте. [c.31]

Несомненно, что в реальных кристаллах имеется значительное число мест с нарушенной структурой, которые являются носителями концентрации напряжений. Однако из сопоставления практической и гипотетической прочности по Гриффитсу можно сделать заключение, что одной гипотезы о существовании в кристалле дефектов до опыта недостаточно. Для понимания закономерностей разрыва кристаллов необходимо сделать добавочные предположения о механизме роста дефектов. Прочность реаль- [c.31]

Из формулы Гриффитса следует, что значение среднего напряжения в образце, при котором начинается рост трещин, зависит от величины поверхностной энергии а. Помещая образцы в различные среды, можно изменять поверхностную энергию и, следовательно, прочность. Это было подтверждено для случая аморфных тел. Прочность кварцевых нитей оказалась наибольшей в вакууме [19, 20]. При этом было показано влияние конденсированной влаги. Нами были проведены также опыты по разрыву кристаллов хлористого натрия в вакууме 10 мм и в атмосфере, насыщенной водяными парами. Перед опытом не проводились прогрев и обезгаживание кристалла. Целью исследования была проверка влияния лишь капиллярной адсорбции, действие которой на прочность было выявлено на кварцевых нитях [19, 20]. Оказалось, что прочность осталась неизменной. Так, среднее значение прочности на воздухе Плим , в вакууме — 400 Пмм . Последняя работа [99] подтвердила этот результат. Так как кристаллы были шлифованные и полированные, то несомненно на их поверхности было значительное количество дефектов и капилляров. Следовательно, отличие в результатах, полученных на кварцевых нитях, следует приписать различию в механизме действия первичных дефектов в аморфных телах и кристаллах. [c.41]

Ко времени выполнения исследований А. Гриффитса уже были известны работы по оценке теоретической прочности твердых тел 1233]. Расхождение между теоретической прочностью, которая по грубым оценкам составляет О, , и наблюдаемой на практике в десятки и сотни раз меньшей реальной прочности не находило научного объяснения. Проводя опыты по определению прочности стеклянных волокрн, А. Гриффитс пришел к выводу, что причиной низкой реальной прочности твердых тел является наличие в них мелких дефектов типа трещин, которые являются концентраторами напряжений. Он предположил, что для образования новых поверхностей в твердом теле, в частности для продвижения трещины, требуется затратить некоторое количество энергии П с плотностью 7, где под понималась энергия, йеобходимая для создания единицы новой свободной поверхности. Эта энергия по своей физической природе аналогична энергии поверхностного натяжения в жидкости. Величина. 7 принималась постоянной для данного материала. [c.10]

Обратим внимание еще на одно обстоятельство. В опытах со стеклянными колбами Гриффитс [137] получил значение Г= Г примерно в 3 раза большее, чем определенное им экстраполяцией значение поверхностной энергии (см. 1.2). Если принять в качестве поверхностной энергии Tq и учесть, что для квазистатики 1//сщ(и) 2,4 (задача III) [100], 1/f j jj(u) 3,6 (задача I, II) [41] - см. рис. Ь.8, то получим значение Г, лишь на 20% отличающееся от найденного экспериментально. [c.279]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...