Механизм торможения трещины по Куку-Гордону

Если напряжения, перпендикулярные трещине, достигают максимума на самомсе кончике, то напряжение, параллельное трещине (горизонтальное в плоскостичертежа), равно нулю в этой точке. Оно увеличивается с удалением от кончикапо горизонтали (рис. 32) и достигает максимума на расстоянии одного-двухатомных размеров от трещины. Но этот максимум размазан, и довольно высокиенапряжения сохраняются на значительном расстоянии от трещины. Независимоот формы трещины и способа ее погружения отношение максимальной величинынапряжения, параллельного трещине, к максимальной величине напряжения,направленного перпендикулярно ее поверхности, есть величина постояннаяи равная приблизительно 1/5.Такое положение имеет, по-видимому, фундаментальноезначение для всех трещин, существующих в растянутом материале.

Здесь-то и становятся важными внутренние поверхности в биологическихматериалах. Важно то, что эти поверхности раздела обычно слабее окружающегоих материала И не потому, что Природа не догадалась склеить здесь тканипопрочнее, а потому, что, будучи верно устроенными, слабые поверхностиделают материал вязким, упрочняют его.

Посмотрим, что получается, когда трещина приближается к подобной поверхности,расположенном перпендикулярно к направлению ее движения. Вначале к поверхностираздела подойдет зона растяжения, которая движется впереди трещины, и онапопытается разорвать тело по этой поверхности на каком-то участке. Еслипрочность поверхности раздела больше 1/5 от общей прочности сцепленияматериала, то эта поверхность не разрушится, трещина лишь пересечет ее иповедение материала не изменится. Если, однако, прочность границы разделаменьше примерно 1/5 от величины сцепления материала, то она будет разрушена,прежде чем главная трещина достигнет ее, и образуется ловушка, которая поймаети остановит трещину.

Схематически все это показано на рис. 33, а микроснимок действительнойкартины трещин в армированном материале — на рис. 34. Конечно, если сцеплениена поверхности раздела слишком слабое, то материал в целом будет слабым,непрочным; если сцепления не будет вообще, то придется изобретать какое-нибудьверевочное или плетеное приспособление, чтобы хоть за счет трения удержатькуски вместе. Конечный результат сильно зависит от правильного выбора силсцепления на поверхностях раздела, и, коль скоро это сделано, может бытьполучена блестящая комбинация прочности и вязкости.

Рис. 33. Механизм торможения трещины по Куку-Гордону. а — трещинаприближается к слабой поверхности; б — поверхность перед трещинойразрушается; в — Т-образный тормоз для трещины. На практике трещина обычноотклоняется, как показано на рис. 34.

Комментарии закрыты.