Теоретическая прочность твердых тел

Теоретическая прочность твердых тел. Пластическая деформация, протекающая в пластичных твердых телах под действием внешней нагрузки, подготавливает процесс их разрушения, который на последней своей стадии происходит, как правило, хрупко. В непластичных телах разрушение наступает без предварительной пластической деформации и поэтому является всегда хрупким. [c.53]

Рис. 1.41. К расчету теоретической прочности твердых тел

Теоретическая прочность при разрушении путем отрыва связана с величиной энергии образования двух новых поверхностей и по своей физической природе выражает сопротивление материала абсолютно хрупкому разрушению [114, 116]. Следовательно, теоретическую прочность твердого тела можно определить как максимальное напряжение, необходимое для разъединения образца на две части одновременно по всему его поперечному сечению. Зная энергию образования двух новых поверхностей, расчетным путем можно определить прочность на отрыв при растяжении твердого тела. Такой расчет дает минимальные значения теоретической прочности, равные приблизительно 0,1 модуля упругости при растяжении. За максимальное значение принимают величину, равную 0,5 модуля упругости. [c.6]

Теоретическая прочность твердых тел [c.280]

Для приближенных оценочных расчетов теоретической прочности твердых тел наиболее удобно выражение [c.111]

Теоретической базой для развития методов оценки трещиностойкости материалов послужила линейная механика разрушения, которая берет начало от работ Гриффитса. На основании энергетического подхода он впервые показал, что причиной резкого несоответствия реальной и теоретической прочности твердых тел может служить наличие в них малых дефектов (трещин), способствующих возникновению концентрации напряжений, достигающих в локальных объемах теоретической прочности. В развитие идеи Гриффитса Ирвин показал, что эти локальные напряжения в самом общем случае отрывного нагружения тела с трещиной пропорциональны так называемому коэффициенту интенсивности напряжений К, который записывается в виде [c.328]

Теоретическая прочность твердых тел на отрыв и сдвиг [c.17]

Более точный учет усилий и смеш,ений для расчета 7 дает с л еду ю-ш,ее приближенное соотношение для оценки теоретической прочности твердого тела [c.20]

Хорошо известно, что теоретическая прочность твердых тел, рассчитанная по той или иной атомистической модели, во много раз превосходит реальную прочность (в сотни или даже тысячи раз). Гриффитс ) (1920) первым предложил объяснение этого факта он предположил, что любое реальное тело содержит маленькие трещинки, которые могут либо увеличиваться под нагрузкой, либо же случайным образом оставаться такими же. [c.15]

Теоретическая прочность твердых тел с различной природой внутренних связей оценивается по величине модуля Юнга Е [c.47]

Известно, что теоретическая прочность твердых тел, вычисленная в предположении идеальной структуры кристаллической решетки, на несколько порядков больше действительной прочности. Отношение между теоретической и действительной прочностью находится в пределах 10 —10. [c.261]

Делались многочисленные попытки вычисления прочности твердых тел исходя из сил молекулярного взаимодействия в них. Определенная таким образом прочность называется теоретической прочностью Од. Произведем оценку ее величины. [c.53]

Эффективное использование резервов заложенных в материалах свойств приобретает актуальнейшее значение на современном этапе. О величине таких резервов достаточно красноречиво свидетельствует, например, теоретическая оценка прочности твердых тел, в частности металлов. Так, прочность металлов на разрыв (при всестороннем растяжении) может достигать нескольких сотен и тысяч килограмм-сил на 1 мм [1]. Прочность же промышленных металлов и сплавов обычно составляет 10—100 кгс/мм2. "Такая большая разница между значениями теоретической и технической прочности обусловлена наличием в реальном материале различных дефектов микроскопических — точечных (вакансии, межузельные атомы, примесные атомы в твердых растворах), линейных (дислокации), двухмерных (поверхностные и двойниковые границы, дефекты упаковки, межзеренные границы в поликристалле) и макроскопических (включения других фаз, поры, трещины и пр.). [c.6]

В механике в качестве основного объекта исследования внутренних напряжений и деформаций тела берется малый его объем такой, что практически он содержит очень много атомов и даже много зерен, но в математическом отношении он предполагается бесконечно малым. Допускается, что перемещения, напряжения и деформации являются непрерывными и дифференцируемыми функциями координат внутренних точек тела и времени. Предполагается, далее, что возникающие за счет внешних воздействий на тела внутренние напряжения в каждой точке зависят только от происходящей за счет внешних воздействий дефор мации в этой точке, от температуры и времени. Таким образом, наряду с понятием абсолютно твердого тела в механике возникает новое понятие материального континуума или непрерывной сплошной среды и, в частности, сплошного твердого деформируемого тела . Это понятие оказалось чрезвычайно плодотворным не только в теоретическом и расчетном отношении, поскольку позволило для исследования прочности привлечь мощный аппарат математического анализа, но и в экспериментальном, поскольку выявило, что для исследования прочности твердых тел имеют значение лишь механические свойства, т. е. связь между напряжениями, деформациями, временем и температурой, а не вся совокупность сложных взаимодействий, определяющих полностью физическое состояние реального твердого тела. Отсюда возникли специальные экспериментальные методы исследования механических свойств различных материалов. Возникла, и притом более ста лет тому назад, механика сплошных сред или континуумов и такие основные науки о прочности твердых тел, как сопротивление материалов, строительная механика, теория упругости и теория пластичности. [c.12]

Сравнение теоретической и реальной прочности твердых тел [c.21]

За редкими исключениями, кристаллы и кристаллиты, образующие поликристаллы, обладают различными типами структурных дефектов. Знание типов, способов образования, а также влияния структурных дефектов на различные процессы и свойства твердых тел совершенно необходимо для современных специалистов по физике твердого тела. Понятие реальный кристалл чрезвычайно широко. При малой концентрации структурных несовершенств реальный кристалл в пределе переходит в идеальный, приобретая качественно новые свойства. При большом содержании дефектов реальный кристалл в пределе приобретает аморфную структуру и свойства, характерные для аморфного состояния. Воздействие на реальную структуру твердых тел является одним из способов управления их свойствами. Например, в зависимости от концентрации точечных дефектов коэффициент диффузии в металлах может меняться на семь порядков, в таком же диапазоне меняется электропроводность полупроводника. Техническая прочность твердых тел отличается от теоретической (предельной) на три-четыре порядка. Исключив возможность влияния несовершенств, можно реализовать теоретическую прочность. Каждому понятно, насколько это важно для практических целей. [c.6]

Прочность твердых тел рассматривается в двух аспектах в физическом и физико-химическом — как взаимодействие атомов, ионов и молекул, формирующее теоретическую прочность, и в [c.46]

Важным фактором, определяющим надежность соединения элементов металлоконструкций, является прочность и стабильность контактов между поверхностью металла и клея. Реальная прочность твердых тел на 2—3 порядка ниже рассчитанной теоретически по силам взаимодействия между частицами тел. Это объясняется наличием микротрещин, представляющих собой начальные дефекты, возникающие в материале в результате тепловых, механических и других воздействий. Трещины могут возникнуть также на включениях или неоднородностях, обладающих отличными от основного материала механическими свойствами. В клеевых соединениях свойства компонентов существенно различны, поэтому условия для образования дефектов особенно благоприятны из-за напряжений на границе раздела фаз, возникающих при формировании и эксплуатации системы. Эти напряжения увеличиваются из-за различия деформационных характеристик компонентов при действии температуры, влажности, внешних нагрузок. Развитие трещин в зависимости от соотношения скоростей разрушения и релаксации напряжений может происходить с [c.480]

Всякое реальное тело природы вследствие взаимодействия с другими материальными объектами, будет ли оно оставаться в покое или приходить в определенное движение, изменяет свою форму (деформируется). При этом величины этих деформаций зависят от материала тела, его геометрической формы и размеров, а также от действующих на тело сил. Учет этих деформаций имеет существенное значение при расчете прочности частей (деталей) различных инженерных сооружений или машин . При этом для обеспечения необходимой прочности той или иной конструкции материал и размеры ее частей подбирают так, чтобы деформации при действующих силах были достаточно малы. Поэтому при изучении общих законов механического движения и общих условий равновесия твердых тел можно пренебрегать малыми деформациями этих тел и рассматривать их как недеформируемые, или абсолютно твердые. Абсолютно твердым телом называют такое тело, расстояние между двумя любыми точками которого всегда остается неизменным. В дальнейшем при изучении теоретической механики будем рассматривать все тела как абсолютно твердые. [c.8]

Для решения этой проблемы требуется расширение теоретических и экспериментальных исследований по вопросам прочности и соответствующая подготовка инженеров. В учебные планы втузов по некоторым специальностям машиностроения включены курсы Теория упругости , Теория пластичности и другие Дисциплины по механике деформируемых твердых тел. В ряде втузов за последние годы введена новая специальность Динамика и прочность машин . [c.3]

Результаты и методы теории упругости не всегда достаточны для оценки прочности конструкций и для разрешения многих важных практических вопросов. На практике часто требуется уметь учитывать механические и тепловые свойства твердых тел, связанные с нелинейной упругостью, электродинамическими эффектами и с термодинамической необратимостью процессов деформирования, требуется рассматривать пластичность, ползучесть и релаксацию, усталость и т. д. Для учета и описания подобных явлений необходимо вводить другие теоретические модели сплошных сред. [c.410]

Допускаемые нагрузки. Коэффициент запаса. Теоретический расчет как величины действующей, так и величины предельной нагрузки в какой-то мере всегда является приближенным. Действительно, при составлении расчетной схемы сооружения или машины неизбежна идеализация объекта, при которой часть факторов и явлений утрачивается. Например, исследуя движение механизма, предполагают, что его звенья — абсолютно твердые тела, в кинематических парах нет зазоров и геометрические формы их элементов идеально точны и лишены всяких неправильностей. При этом выпадают из рассмотрения малые упругие колебания, которые незначительно влияют на движение рабочего органа, но могут сопровождаться большими инерционными нагрузками, опасными для прочности. С другой стороны, сведения о величине внешних сил, образующих расчетную нагрузку, могут быть неполными. Например, ветровая нагрузка может оказаться. больше [c.177]

Учитывая, что Е у твердых тел имеет порядок величины 10 —10 Н/м (10 —10 кгс/мм ), теоретическая прочность у них должна составлять 10 —10 Н/м (10 —10 кгс/мм ). В качестве примера в табл. 1.2 приведены прочностные характеристики меди, железа, стекла и каменной соли. [c.54]

Есть ли разница между теоретической и реальной прочностью кристаллов Теоретическая прочность идеального твердого тела, вычисленная с учетом структуры, величины межатомных взаимодействий и расстояний между атомами и молекулами, во много раз превышает реальную. Последняя составляет лишь проценты, а зачастую доли процента от теоретической прочности. В чем секрет такого несоответствия [c.42]

Зависимость эта, выведенная автором в 1934 г., была через восемь лет после этого найдена Бриджменом непосредственно на основании опытов. Некоторые авторы, как например И. В. Крагельский, склонны, однако, забывать, что эта формула получила еще до Бриджмена теоретическое обоснование, указывающее на ее родство, и притом не только формальное, но и по существу, по природе лежащего в ее основе механизма, с двучленным законом трения. Таким образом, подобные ошибки мешают установлению общей и потому более плодотворной точки зрения на явления скольжения, будь то внутри или на границе двух твердых тел. Поскольку при граничной смазке преодолевается также сдвиговая прочность, но только смазочной прослойки, развиваемый автором общий подход к обоим видам скольжения указывает на аналогию сухого и граничного трения, и, наоборот, противоположная точка зрения, проводящая между ними грань, не вытекает из существа дела. [c.165]

Двучленный закон трения имеет не только теоретическое значение, проливая свет на природу сил трения между твердыми телами, но и большое прикладное значение. Его следует применять там, где нужно рассматривать условия равновесия между двумя телами, прилегающими на большой площади действительного контакта, например при строительстве плотин па стальном основании, а также при расчете прочности клеевых сочленений, могущих подвергаться усилиям, не только перпендикулярным к поверхности контакта, но и параллельным к ней. В этом случае двучленный закон трения устанавливает, что отношение сил, действующих в обоих направлениях при отрыве или соответствующем сдвиге, равно коэффициенту трения р,. [c.166]

Возьмем металл. В начале нашего столетия, когда была открыта и научно обоснована структура твердых тел и найдено расположение атомов в кристаллической решетке металла, физики определили его теоретическую прочность. А когда стали сопоставлять полученные величины с практическими данными, то оказалось, что теоретическая прочность в тысячи раз больше той, которую мы ныне считаем предельным достижением и во всех учебниках называем пределом прочности. [c.142]

За последние годы достижения материаловедения обеспечили небывалый прогресс в разработке конструкционных и инструментальных материалов в различных областях техники. Исследования реальной структуры твердых тел показали принципиальную возможность получения сплавов с прочностью, приближающейся к теоретической, определяемой прочностью межатомных связей. [c.6]

Из физики твердого тела известна следующая формула для вычисления теоретической прочности т = КС/(2п), где К —постоянный для данного [c.11]

Теоретическая прочность твердых тел Прочность реальных кристаллов Сопротивление кристаллической решетки движению дислокаций ф Упрочнение за счет препятствий Термическая стабильность барьеров Мартенсит-ная структура стали и прочность Химическая и структурная неоднородность и механические свойства титановых сплавов Высокая прочность и композиционные материалы Нитевидные кристаллы Механизм упрочнения композиций, армированных непрерывными и короткими волокнами % Материаль , получаемые однонаправленной кристаллизацией [c.279]

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]

Идеальную (теоретическую) Рид и реальную Ррл, Н/м , прочности твердых тел (уравнения Поляни—Смекала и Гриффитса) [c.331]

Техническая (реальная) прочкость твердых тел. Прочность per альных кристаллов и твердых тел, используемых в технике, называется реальной или технической прочностью Ор. В качестве примера в табл. 1.2 приведена ар для меди, железа, стекла и каменной соли и отношение СТо < р- Из данных табл. 1.2 видно, что техническая прочность твердых тел на два и более порядков ниже их теоретической прочности. [c.54]

Результаты эксперимента качественно соответствуют теоретическим расчетам откольного разрушения среды с использованием временных критериев прочности твердых тел. Сходные данные получены в работе [183J. [c.241]

Проблема прочности жидкостей на разрыв имеет много общего с проблемой прочности твердых тел. В последнем случае для объяснения ряда явлений и особенно пластичности реальных твердых тел развивается теория дефектов и теория дислокаций, которая имеет большое количество убедительных экспериментальных подтверждений. Значительно хуже обстоит дело с теорией прочности жидкостей. Экспериментальные результаты указывают на то, что прочность жидкостей на разрыв для многих жидкостей на порядок меньше теоретической. Для объяснения этого вводится гипотеза зародышей, которая пока что не нашла еще достаточно убедительного экспериментального доказательства. В настоящее время остается открытым вопрос о пр1гчинах стабильного существования зародышей. Это одна из задач, которая свидетельствует о несовершенстве наших представлений о жидкости. Отметим в этой связи, что в случае аморфных твердых тел (застеклован-ных жидкостей) теоретическая прочность на разрыв существенно ближе к экспериментальной, чем для жидкостей [5]. Проблемы прочности жидкостей возникают при объяснении звуковой кавитации, которая ни в теоретическом, ни в экспериментальном плане не может считаться завершенной областью нелинейной акустики. [c.283]

А. Ф. Иоффе, высоко оценив творческую инициативу и личные качества А. В. Степанова, пригласил его принять участие в работе этой лаборатории. В это время А. В. Степанов уже стал вполне сложившимся ученым, полным оригинальных идей в направлении развития физики твердого тела. Являясь продолжателем работ А. Ф. Иоффе и И. В. Обреимова в области физики прочности и пластичности твердых тел, А. В. Степанов развил и существенно дополнил представления А. Ф. Иоффе о причине расхождения теоретической и практической прочности твердых тел, выдвинув фундаментальную и революционную идею о двойной роли пластичен ОКОЙ деформации в кристаллических материалах. Он первый стал утверждать, что пластическая деформация, упрочняющая кристаллы, подготовливает их разрушение. [c.3]

Блестящих результатов в самых различных отделах механики достиг гениальный ученый Николай Егорович Жуковский (1847—1921), основоположник авиационных наук экспериментальной аэродинамики, динамики самолета (устойчивость и управляемость), расчета самолета на прочность и т. д. Его работы обогатили теоретическую механику и очень многие разделы техники. Движение маятника теория волчка экспериментальное определение моментов инерции вычисление пла нетных орбит, теория кометных хвостов теория подпочвенных вод теория дифференциальных уравнений истечение жидкостей сколь жение ремня на шкивах качание морских судов на волнах океана движение полюсов Земли упругая ось турбины Лаваля ветряные мельницы механизм плоских рассевов, применяемых в мукомольном деле движение твердого тела, имеющего полости, наполненные жидкостью гидравлический таран трение между шипом и подшипником прочность велосипедного колеса колебания паровоза на рессорах строительная механика динамика автомобиля — все интересовало профессора Жуковского и находило блестящее разрешение в его работах. Колоссальная научная эрудиция, совершенство и виртуозность во владении математическими методами, умение пренебречь несущественным и выделить главное, исключительная быстрота в ре-щении конкретных задач и необычайная отзывчивость к людям, к их интересам — все это сделало Николая Егоровича тем центром, вокруг которого в течение 50 лет группировались русские инженеры. Разрешая различные теоретические вопросы механики, Жуковский являлся в то же время непревзойденным в деле применения теоретической механики к решению самых различных инженерных проблем. [c.16]

Это соотношение впервые получено Гриффитсом и названо его именем. Согласно этому соотношению, реальная прочность Ра твердого (упругохрупкого) тела, имеющего трещину размером /, пропорциональна корню квадратному из длины трещины. Учитывая выражение для теоретической прочности идеального твердого тела, имеем [c.128]

Пользуясь формулой (4.41), оценим величину Отеор ДЛЯ стекла. Так как для стекла Е— = 8-10 ° Па, то атеор=8-10 Па. Техническая же или реальная прочность стекла равна 8-10 Па, т. е. она на два порядка ниже теоретической, Такая ситуация имеет место для большинства твердых тел. [c.138]

Существенное различие теоретической и фактической прочности металла привело к мысли о необходимости рассматривать не идеальный кристалл с правильным расположением атомов, а реальный, содержащий дефекты (см. гл. II). В 1934 г. независимо друг от друга Тэйлором, Орованом и Поляни впервые введено представление о сдвиге (скольжении) одной части кристалла относительно другой посредством движения дислокации. Введение этого понятия было революционным для физики прочности и пластичности. Наиболее интенсивно теория дислокаций развивалась в послевоенные годы и в настоящее время стала неотъемлемой частью физики твердого тела, физических основ прочности и пластичности. [c.21]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...