ПРОЧНОСТЬ это:

ПРОЧНОСТЬ
способность материала (или конструкции) сопротивляться внеш. мех. воздействиям, не деформируясь необратимо выше заданного предела, т. е. не разрушаясь (см. Деформация механическая, Механические свойства). Понятие "П." относят не только к мех. разрушению (П. на разрыв), но также к разрушению под действием агрессивных сред (см. Коррозия под напряжением), электрич. поля (пробой в диэлектриках), лазерного излучения. В данной статье рассматривается мех. разрушение, а именно П. на разрыв. В рамках механики сплошных сред П. рассматривается на основе представлений теории упругости и пластичности исходя лишь из энергетич. критерия разрушения и расчетов локальных перенапряжений вблизи полостей и трещин. Согласно этим представлениям, разрыв упругих тел (хрупкое разрушение) возможен, если кол-во упругой энергии, освобождающейся при росте трещины, достаточно, чтобы скомпенсировать затраты энергии на образование новой пов-сти разрыва. Нормальные напряжения а вблизи вершины трещины м. б. рассчитаны по ф-ле:

4027-1.jpg

где r-расстояние от конца трещины, К- т. наз. коэф. интенсивности напряжений, к-рый зависит от формы и пластич. св-в материала. При нек-ром критич. значении К кр трещина распространяется без дополнит. увеличения приложенного напряжения. Разрушающее напряжение s р для плоского напряженного состояния определяется ф-лой Гриффит-са:

4027-2.jpg

где E-модуль Юнга, d-эффективная поверхностная энергия, l-критич. размер трещины. Для разрушения упруговяз-ких (вязкоупругих) тел, в т. ч. полимерных, П. определяется условиями образования "шейки" на растягиваемом образце, т. е. условиями нарушения пластич. устойчивости (см. Реология).

Совр. подход к изучению проблем П. учитывает атом-но-мол. строение твердых тел. Данные об энергии межатомных связей и межмолекулярных взаимод. позволили рассчитать теоретическую П. твердых тел на разрыв, к-рая оказалась во много раз большей, чем измеряемая на опыте для реальных тел. Расхождение теоретической и практической II. объясняется наличием в телах особых участков - концентраторов напряжений (трещин), в к-рых возникают локальные перенапряжения при приложении к телу нагрузки. Бездефектные материалы обладают П., приближающейся к теоретической; таковы, напр., нитевидные кристаллы.

Кипегика разрушения. Физ. теории рассматривают деформирование и разрушение твердых тел как процессы, при к-рых в исходной структуре развиваются изменения под действием приложенной к телу нагрузки, а также происходят физ.-хим. превращения в поле мех. напряжений, вплоть до катастрофич. разрушения тела, в т. ч. возникновение, перемещение и взаимод. точечных, линейных и объемных дефектов. Эти процессы сильно зависят от т-ры. Описание кинетики процесса требует прямой регистрации возникновения и скорости роста множества трещин или скорости прорастания отдельной магистральной трещины через сечение образца, а на атомномол. уровне-регистрации скорости накопления элементарных актов разрушения, т. е. необратимых разрывов межатомных связей.

Интегральной характеристикой кинетики разрушения служит величина т, наз. долговечностью образца под данной нагрузкой, т. е. промежуток времени от момента приложения нагрузки до разрыва образца, испытываемого на растяжение. Долговечность т-характеристика, обратная средней скорости разрушения. Феноменологич. исследования кинетики разрушения сводятся к изучению зависимости долговечности от т-ры Т и напряжения а, или иначе-темпе-ратурно-временной зависимости П. разл. материалов. В определенном диапазоне т-р и растягивающих напряжений для всех материалов справедлива общая закономерность:

4027-3.jpg

где k-постоянная Больцмана, U0, g и т 0 -эмпирич. коэффициенты. Вид этой ф-лы дает основание считать, что разрушение твердых тел-процесс термофлуктуационный, при к-ром вследствие хаотич. движения составляющих систему частиц энергия теплового движения превышает нек-рый потенц. барьер разрушения U(s), напр. энергию, необходимую для разрыва межатомных связей в твердом теле. Высота барьера линейно уменьшается с увеличением приложенного напряжения. Предэкспоненц. множитель т 0 не зависит от структуры тела и природы межатомных связей и имеет значения порядка 10-13 с, близкие к периоду собств. колебаний атомов относительно положения равновесия. Это отличает разрушение от др. кинетич. процессов, при к-рых изменения во взаимном расположении частиц (стерич. фактор) меняет Предэкспоненц. множитель на много порядков. Эксперим. значения U0, близкие к энергии межатомных связей, позволяют считать, что элементарные процессы разрушения представляют собой акты типа разрывов межатомных связей. Величина U0, как и т 0, не чувствительна к структуре тела. Вся структурная чувствительность П. сосредоточена в коэф. у. Количественно у, имеющий размерность объема, в десятки и сотни раз больше атомного объема; его значение сильно меняется при легировании и предварит. деформировании металлов, пластифицировании и ориентировании полимеров, др. структурных воздействиях. Величина у имеет смысл произведения нек-рого активац. объема на коэф. перенапряжения в месте развития разрушения.

Термофлуктуац. представления были подтверждены прямым наблюдением за развитием разрушения в аморф-но-кристаллич. ориентированных полимерах на всех уровнях структурной организации. Так, с помощью спектральных методов (ИК, ЭПР, масс-спектрометрия и др.), малоуглового рентгеновского рассеяния и др. было установлено, что в полимерных образцах под нагрузкой распределение напряжений на межатомных связях неоднородно, появляются и накапливаются разорванные связи, концентрируются точечные (молекулярные) дефекты, накапливаются субмикротрещины размером порядка 103 нм. Сравнение скоростей накопления мол. дефектов и образования субмик-ротрещин привело к выводу о том, что первичные разрывы молекул служат как бы "спусковым крючком" для передачи цепи радикальной р-ции на соседние молекулы, т. е. можно говорить о "взрывном" механизме субмикроразрушения образца. Микрокиносъемка процессов образования и роста микро- и макротрещин подтверждает, что указанные микропроцессы лежат в основе макроскопич. разрушения полимера и определяют его закономерности.

Кинетика разрушения металлич. материалов, стекол и т. п. качественно м. б. рассчитана на основе термофлуктуац. подхода, однако из-за большой чувствительности к структуре тела эмпирич. значения коэф. т 0, U0 и g в ф-ле для долговечности т могут сильно отличаться от расчетных; в этих случаях интерпретация их физ. смысла затруднительна. Это же относится и к нек-рым полимерам, в частности неориентированным. При анализе кинетики разрушения наряду с термофлуктуац. представлениями учитывают и хим. процессы, сопровождающие деформирование и разрушение (см. Механохимия).

Лит.: Регель В. Р., Слуцкер А. И., Томашевский Э. Е., Кинетическая природа прочности твердых тел, М., 1974; Бартенев Г. М., Прочность и механизм разрушения полимеров, М., 1984; Степанов В. А., Песчан-ская Н. Н., Шпейзман В. В., Прочность и релаксационные явления в твердых телах, Л., 1984; Берштейн В. А., Механогидролитические процессы и прочность твердых тел, Л., 1987; Эмануэль Н. М., Бучаченко А. Л., Химическая физика молекулярного разрушения и стабилизации полимеров, М., 1988. В. Р. Регель.


Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.

Синонимы:

Смотреть что такое "ПРОЧНОСТЬ" в других словарях:

  • Прочность — – свойство твердых тел сопротивляться разрушению под действием внешних сил. [Блюм Э. Э. Словарь основных металловедческих терминов. Екатеринбург 2002] Прочность – механическое свойство материала, указывающее на его способность… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Прочность —         горных пород (a. rock strength, tenacity; н. Gesteinsfestigkeit; ф. resistance des roches, durete des roches; и. dureza de rocas, fuerza de rocas) свойство горн. пород в определённых условиях, не разрушаясь, воспринимать воздействия… …   Геологическая энциклопедия

  • Прочность — …   Википедия

  • прочность — долговечность, живучесть, жизнестойкость, крепость, устойчивость, надёжность, основательность, фундаментальность, солидность, стойкость; крепкость, ненарушимость, носкость, обеспеченность, капитальность, убедительность, неопровержимость,… …   Словарь синонимов

  • ПРОЧНОСТЬ — способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы (пластической деформации) при действии внешних нагрузок, в узком смысле только сопротивление разрушению. Прочность твердых тел обусловлена в конечном счете… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ПРОЧНОСТЬ — ПРОЧНОСТЬ, прочности, мн. нет, жен. отвлеч. сущ. к прочный. Прочность обуви. || Способность долго сохраняться, противостоять разрушению, порче. Обувь, обладающая прочностью. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • ПРОЧНОСТЬ — твёрдых тел, в широком смысле свойство тв. тел сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимому изменению формы (пластич. деформации) под действием внеш. нагрузок. В узком смысле сопротивление разрушению. В зависимости от… …   Физическая энциклопедия

  • прочность —     ПРОЧНОСТЬ, долговечность, крепость, надежность, основательность, солидность, фундаментальность     ПРОЧНЫЙ, долговечный, капитальный, крепкий, надежный, основательный, солидный, фундаментальный …   Словарь-тезаурус синонимов русской речи

  • ПРОЧНОСТЬ — ПРОЧНОСТЬ, способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы при действии внешних нагрузок. Обусловлена силами межатомного и межионного взаимодействий и зависит не только от самого материала, но и от вида… …   Современная энциклопедия

  • прочность — ПРОЧНЫЙ, ая, ое; чен, чна, чно, чнШы и чны. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • прочность — Способность конструкций и материалов длительное время сопротивляться внешним воздействиям без разрушения или значительных деформаций [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительные изделия… …   Справочник технического переводчика

Книги

Другие книги по запросу «ПРОЧНОСТЬ» >>

Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»