Дуже крихкий матеріал - Велика Енциклопедія Нафти та Газа
Дуже крихкий матеріал
Розглянемо пробний зразок з дуже тендітного матеріалу, який застосовується при випробуванні на розтяг. Тому у разі матеріалу дуже тендітного зразок за однакових умов має рватися швидше, що й підтверджується досвідом. Якщо ж матеріал менш крихкий, то той же результат виходить не при одноразовому навантаженні, а лише при повторному застосуванні навантаження з достатньою частотою. [31]
З виразу (3.5) видно, перша теорія пов'язані з уявленням про менший опір відриву ( тендітне руйнація) і недооцінюється роль дотичних напруг і пов'язаних із нею зрушень. Застосовувати її слід лише для дуже крихких матеріалів. [32]
Високопластичні матеріали (низьковуглецева сталь, свинець та ін.) не вдається зруйнувати при стисканні, тому що вони сплющуються без руйнування. Поздовжнє руйнування шляхом відриву при стисканні дуже крихких матеріалів (органічне скло, мармур та ін.) спостерігається лише при дуже ретельному мастилі торців. При стиску (як і при розтягуванні) можна визначати межі пружності, пропорційності та плинності, але через методичні труднощі ці величини визначають рідко. [34]
При виборі матеріалів виготовлення термопари слід пам'ятати ряд міркувань. Найчастіше доводиться відмовлятися від дуже крихких матеріалів. Так, наприклад, вісмут і сурма взагалі не застосовуються), незважаючи на велику термоелектрорушійну силу по відношенню один до одного. Провідник при температурах, для вимірювання яких він призначений, повинен мати досить високу стійкість насамперед по відношенню до окислення. Крім того, певне значення має, звичайно, величина термоелектрорушійної сили між обома провідниками і характер їїзміни залежно від температури; останнє суттєво впливає на точність вимірів. Небажаним є також нерівномірний хід термоелектричної сили, що викликається зміною властивостей матеріалу провідників; Тому термопара нікель - залізо при температурі, що перевищує 300 С, малопридатна для вимірювань. Якщо брати до уваги всі ці положення, серед винятково великої кількості запропонованих термопар знайдеться відносно невелика кількість надійних, які зазвичай застосовуються. [35]
Метод корисний щодо порогових значень роботи руйнування і температури переходу матеріалів, мають достатню ударну в'язкість. Його застосування має меншу цінність при випробуванні дуже крихких матеріалів, оскільки використання футляра вноситиме значну помилку. [36]
Але при вигині тонких оболонок зона підвищеної напруги носить яскраво виражений локальний характер, пов'язаний з розглянутим у § 6 1 крайовим ефектом. Тому розрахунок за допустимими напругами з використанням коефіцієнта концентрації напруг виправданий тільки для дуже крихких матеріалів. Для пластичних матеріалів, які найчастіше використовуються в реальних конструкціях, такий підхід недоцільний. [37]
У зв'язку з цими особливостями процесу матеріал у осередку деформації перебуває у стані всебічного стискування. Це дуже сприятлива для обробки тиском схема напруженого стану, і завдяки їй гідростатичним способом можна пресувати навіть дуже крихкі матеріали, такі як вольфрам, молібден, берилій та ін. в coiHH разів вище. [38]
Крім небезпек вибуху, пов'язаних із конденсацією рідкого кисню, необхідно постійно пам'ятати про те, щовакуумна лінія є замкнутою системою і рідини, що конденсуються в посудині під вакуумом, знаходяться під тиском власної пари, що відповідає досягнутим температурам. Скло має відносно високі характеристики міцності при роботі на розтягування і ще більш високі характеристики при роботі на стиск, проте воно є дуже крихким матеріалом. Колби, що містять низькокиплячі рідини (такі, як діоксид сірки, 2-метилпропен або трихлорид бору), при кімнатній температурі зазнають тиску в кілька атмосфер, тому навіть невеликий поштовх може стати причиною тріщини і призвести до вибуху, якщо у склі є напруга. [39]
Для опису руйнування анізотропних композитів можна пристосувати теорію Сен-Венана, де використовуються максимальні відносні подовження. Слід зазначити, що теорія Сен-Венана навіть у її первісному формулюванні погано описує плинність ізотропного середовища та зазвичай не використовується в практиці проектування металевих конструкцій; Критерій Сен-Венана дає задовільні результати лише у разі дуже крихких матеріалів. [40]
Можливість спостереження акустичної емісії з полімерів при утворенні в них мікротріщин (крейзів) багато в чому залежить від характеру розвитку пластичних деформацій. Мікротріщини в пластичному матеріалі розвиваються так плавно і супроводжуються настільки повільною пластичною деформацією у вершини тріщини, що росте, що акустичний сигнал виявляється недостатньо сильним, щоб його можна було з впевненістю відокремити від високого рівня шумів. Тільки в дуже тендітніх матеріалах стрибкоподібний розвиток мікротріщин призводить до виникнення досить сильних акустичних ефектів, які легко можна виявити. Останнє характерне для таких матеріалів, як полівінілтолуол,який руйнується при деформаціях менше 1%, низькомолекулярний полістирол та поліметилметакрилат, підданий тривалому старінню. Застосування цього для дослідження композиційних матеріалів буде більш ефективним, якщо компоненти матеріалу сильно різняться за своїми механічними властивостями. [41]
З описаних експериментальних даних слід, можливість спостереження акустичної емісії при деформації полімерів багато в чому залежить від пластичності матеріалу. Мікротріщини у високопластичному матеріалі розвиваються настільки поступово (шляхом повільного збільшення деформацій у вершини тріщини), що акустичні ефекти виявляються незначними і їх не можна однозначно виділити через високий рівень шумів. Тільки в дуже крихких матеріалах, де відбувається стрибкоподібне зростання тріщин, виникають досить сильні спалахи, які можна легко зареєструвати. Такими матеріалами є полівінілтолуол, що руйнується при деформаціях, менших за 1 %, низькомолекулярний полістирол, а також поліметилметакрилат, підданий тривалому старінню. При випробуваннях свіжого поліметилметакрилату акустичні ефекти не виявляються, оскільки тріщини ростуть поступово та строго перпендикулярно до напрямку дії напруги. У матеріалі, підданому старінню, утворюються сильно пошкоджені ділянки, в яких ініціюється утворення мікротріщин. Зростання тріщин відбувається шляхом різкого перескоку від однієї тріщини до іншої. [42]
Силікатне скло є сплавом з піску, кальцинованої соди, сульфату натрію, поташу та деяких інших компонентів. Теплопровідність скла невисока - 0 65 ккал/м ч град, термостійкість - до 300 - 350 С. Силікатне скло - корозійностійкий, але дуже крихкий матеріал. З скла виготовляють труби, коліна,відводи та трійники для агресивних рідин, футерувальні плити, тканина. [43]
Для дослідження впливу запасу енергії, накопиченої в системі, послідовно із зразком були з'єднані сталеві пружини, в яких накопичувалася потенційна енергія деформації, що в кілька разів перевищує енергію деформації акрилонового зразка. Вплив цього запасу енергії мало проявилося. Це показує, що процес руйнування дуже крихких матеріалів протікає настільки інтенсивно, що звільняється лише частина запасу потенційної деформації енергії поблизу місця руйнування. Значний перерозподіл номінальної напруги не відбувається через розкриття тріщини, поки вона проходить на великій відстані від краю зразка. [44]
Дослідження були проведені за низької частоти навантаження, щоб надійно підтримати нормальну температуру зразка та виключити вплив процесу релаксації. Як відносно в'язкий матеріал був обраний полістирол марки К 475 фірми BASF, як дуже крихкий матеріал - поліметилметакрилат акрилон і як матеріал з проміжними властивостями - суспензійний полівінілхлорид. [45]