Если не считать небольших упругихизменений, которые исчезают после снятия нагрузки, хрупкие тела не деформируютсяперед разрушением, и причиной их разрушения является то, что одна или несколькотрещин пробегают через весь материал. Обломки хрупких тел после разрушенияможно очень хорошо подогнать друг к другу; например, можно довольно искусносклеить разбитую вазу. В пластичных материалах, например в мягкой стали,перед разрушением наблюдаются большие необратимые искажения формы, такчто из получившихся после разрушения кусков нельзя уже сложить первоначальныйпредмет.
Хрупкие вещества, которыми мы пользуемся в повседневной жизни, – стекло,фаянс, кирпич, бетон, некоторые пластмассы – вполне удовлетворяют нас.Однако для изготовления различного рода машин мы обычно предпочитаем пластичныеметаллы. Хрупкие тела разрушаются путем полного разделения двух соседнихслоев атомов или молекул под растягивающим напряжением, остальной объемматериала при этом не нарушается. Поведение металла напоминает в чем-топоведение пластилина. Еще до разрушения, то есть до разделения образцана две части, в объеме материала развивается интенсивное течение, подобноетечению вязкой жидкости. В это время соседние атомные слои, не разделяясь,сдвигаются друг относительно друга подобно колоде карт.
После того как соседние слои атомов проскользнут на достаточное расстояниеи материал окажется деформированным этим сдвигом, прочность, как правило,не снижается, так как взамен разорванных связей атомы могут завязать новыес другими партнерами. В некоторых случаях материалы после такого процессадаже упрочняются (это называется нагартовкой или наклепом). Однако, еслипроцесс зашел слишком далеко, материал ослабнет и в конце концов разрушится.Величина наклепа и удлинение,которые может выдержать пластичный материал, сильно колеблются от металлак металлу, от сплава к сплаву. Почти всегда с нагревом эти величины возрастают.Что и говорить, способность металлов пластически деформироваться и, следовательно,получать заданную форму в холодном и нагретом состояниях является их огромнымдостоинством. Кроме того, пластичность вносит свой вклад в сопротивлениеметаллов трещине (см. главу 8). Однако она же является и главной причинойих сравнительно низкой прочности. Мы уже говорили, что если образец неразрушается хрупким образом из-за наличия трещины под определенным угломк направлению растяжения, то он может разрушиться путем “соскальзывания”под углом 45° к оси (рис. 26) и, если для такого процесса потребуется меньшаясила, его ничто не остановит.
Рис. 26. Вязкое разрушение при растяжении.
Недавно А. Келли показал, что точный расчет сопротивления твердого теласдвигу достаточно сложен и от вещества к веществу сопротивление это сильноизменяется. Однако мы можем получить приближенное значение теоретическойпрочности на сдвиг с помощью очень простой модели, и результат не будетгрубым. Рассмотрим модель – на бумаге или в натуре, – которая состоит изслоев шариков, представляющих атомы.
