Физико-механические свойства материалов: Конспект лекций (Общие положения материаловедения. Механические свойства в случае стандартного воздействия. Напряженное состояние произвольно нагруженной детали. Магнитные свойства), страница 4

  модуль упругости.

Более 90% модуля упругости приходится на модуль упругости идеального кристалла и менее 10% - на дефект модуля. Поскольку дефект модуля очень мал, то при неточных измерениях казалось, что модуль упругости не зависит  от дефекта модуля. Считалось, что модуль является структурно независимым и определяется только кристаллической решеткой, а именно энергией взаимодействия атомов в кристаллической решетке. Это положение применимо при технических измерениях с точностью . При более точных измерениях регистрируется дефект модуля.

Поскольку дефект модуля определяется только дефектами кристаллической решетки, то измерение  дефекта модуля можно использовать в качестве характеристики дефектов, участвующих в формировании этого дефекта модуля. Этим занимается механическая спектроскопия. В механической спектроскопии модуль упругости, полученный в случае медленного нагружения, называется релаксированный модуль. С увеличением скорости нагружения не все дефекты могут принять участие в формировании дефекта модуля. Дефект модуля уменьшается, прямая линия графика поднимается вверх.

Модули упругости, полученные при больших скоростях напряжения, называются динамическими. В идеале динамический модуль стремится к идеальному. Это может произойти при нагружении с частотой 10¹³Гц, соответствующей частоте тепловых колебаний атомов. Разность между реальным и релаксированным модулем не больше 10%

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ МАТЕРИАЛА

В результате решения вопроса о расхождении теории с практикой возникла дислокационная теория пластической деформации. Оказалось, что существуют материалы, обладающие теоретическим уровнем прочности.

Дислокационная теория пластической деформации:

Существуют материалы, обладающие теоретическим уровнем прочности. Процесс деформации при достижении достаточно высоких напряжений заканчивается разрушением. Процесс разрушения состоит из двух стадий – зарождения трещины и ее распространения через все сечение детали.

 Различают два вида разрушения:

отрыв в результате действия растягивающих (нормальных) напряжений;

2) срез (сдвиг) под действием касательных напряжений

Создана дислокационная модель пластической деформации, которая примерила практику и теорию. Обнаружилось, что имеем кристалл, в котором существует плоскость скольжения.

 

                         Плоскость                                                      сдвиг

                    Скольжения

                              t

По теории сдвиг происходит на вектор Бюргерса. Принцип сдвига «все одновременно». Для такой модели необходимы большие напряжения.

На самом деле реализован принцип «по одному» (пример: начало движения локомотива). Поэтому сдвиг не проходит через весь кристалл, и образуется порог – дислокация.

 

Впервые книга о дислокациях была опубликована Одингом в 1954 году.

Теория разрушения

Ирвин к концу 40-х гг. отыскал работу итальянского математика и физика Гриффитса, изучавшего разрушение стекла, и применил ее к металлам. Впоследствии была создана теория разрушения. Идея теории: трещина – концентратор напряжения.

Если трещина меньше определенных размеров, то она растет вязко. Если трещина больше, то растет быстро, резко. На основе этого Ирвином была создана теория разрушения.

Портрет трещины.

В устье трещины резко возрастает локальное напряжение, т.к. радиус очень мал, то нормальное напряжение очень большое (это видно из формулы).

Маленькие трещины могут вызывать очень большие локальные напряжения. В военное время, чтобы трещина, например, в оконном стекле, не распространялась в устье трещин сверлили отверстие (для увеличения радиуса в устье трещины).

Условие начала разрушения

Дислокационная теория пластичности

Пластическая деформация – необратимая деформация, возникающая за счет появления и распространения новых дислокаций.

Макроуровень

Признак пластической деформации – остаточное деформирование. Сама пластическая деформация характеризуется кривой пластичности.