Влияние внутреннихповерхностей на торможение трещин

Итак, условие эффективного торможения трещин состоит в пятикратном ослабленииматериала. Поначалу такая операция не кажется многообещающей. Еще не взявшисьза дело, мы должны уже кое-чем поступиться. Однако если наблюдать за процессомторможения трещин, метод создания слабых поверхностей раздела выглядитвполне эффективным: истинное разрушающее напряжение у кончика трещины должнобыть равным теоретической прочности материала, то есть должно лежать, какправило, между E/10 и E/5 (E— модуль Юнга, см. главу2). Уменьшая эту величину в 5 раз, мы все еще сохраняем прочность E/50- E/25, достигнутую, кстати говоря, на практике в стеклопластикахи намного превышающую ту, что можно получить для металлов, сохраняя безопасныйуровень вязкости (глава 8). К тому же прочность, значительно превышающая E/100,может и не составить особого интереса для практики.

Рис. 34. Влияние внутреннихповерхностей на торможение трещин. Слева — материал, содержащиймножество внутренних поверхностей; справа — однородный материал.

Хрупкость большинства природных минералов связана с их большей или меньшейоднородностью. Но, оказывается, некоторые минералы имеют слоистое строение,причем связь между слоями приблизительно нужной прочности. Самые распространенныеминералы такого рода — асбест и слюда, именно поэтому они имеют столь удивительныеи полезные свойства. Очень показательны в этом смысле знаменитые опытысо слюдой профессора Орована. Слюда представляет собой минерал с ионнымисвязями, в котором условия баланса электрических зарядов в молекуле требуютсуществования слоев металлических атомов, вынужденных делить заряд одногоэлектрона с несколькими соседями. Эти слои в кристалле являются слабымиповерхностями. Один из часто используемых типов слюды называется мусковитом(muscovite — московский, этот сорт слюды впервые был найден в России).Прочность межслоевой связи в этой слюде составляет в среднем примерно 1/6от прочности в остальном объеме кристалла.

Рис. 35. Эксперименты Орована со слюдой. а — образец с ненагруженнымикромками, прочность его 320 кГ/мм; б — нагрузка на кромках равна среднемунапряжению в образце, прочность его 17,5 кГ/мм.

Орован измерял прочность мусковита при растяжении. Для первого опытаон вырезал из пластинки слюды образец обычной формы, напоминающий очертаниямиконтур песочных часов (рис. 35, б). Образец был плоским и достаточно тонким,

Комментарии закрыты.