хрупкость

ХРУПКОСТЬ -свойство материала разрушаться при небольшой (преим. упругой) деформации под действием напряжений, ср. уровень к-рых ниже предела текучести. Образование хрупкой трещины и развитие процесса хрупкого разрушения связаны с появлением малых локальных зон пластич. деформации (см. Прочность твёрдых тел ).Относит. доля упругой и пластич. деформации при хрупком разрушении зависит от свойств материала (характера межатомных и межмолекулярных связей, микро- и кристаллич. структуры) и условий работы. Приложение растягивающих напряжений по трём гл. осям (трёхосное напряжённое состояние), концентрация напряжений в местах резкого изменения сечения детали, понижение темп-ры и увеличение скорости нагружения, а также повышение запаса упругой энергии нагруженной конструкции способствуют переходу материала в хрупкое состояние. Напр., существенно упругий материал мрамор, хрупко разрушающийся при растяжении, в условиях несимметричного по трём гл. осям сжатия ведёт себя как пластичный материал; чем выше концентрация напряжений, тем сильнее проявляется X. материала, и т. д.

Условием роста хрупкой трещины является нарушение равновесия между освобождающейся при этом энергией упругой деформации и приращением полной поверхностной энергии (включая и работу пластич. деформации тонкого слоя, примыкающего к краю трещины). Хрупкая прочность элемента с трещиной обратно пропорциональна , где l-полудлина трещины. Склонность материала к хрупкому разрушению оценивают обычно по температурным зависимостям работы разрушения или характеристикам пластичности, позволяющим определить критич. темп-ру хрупкости T_кр, т. е. темп-ру перехода из пластич. состояния в хрупкое. Чем выше Т_кр, тем более материал склонен к хрупкому разрушению.

При рассмотрении макроскопич. закономерностей хрупкого разрушения необходимо учитывать две независимые характеристики-сопротивление пластич. деформации (предел текучести s_s) и сопротивление хрупкому разрушению (хрупкая прочность, сопротивление отрыву S_от). При понижении темп-ры испытания, введении надрезов-концентраторов напряжения, увеличении скорости деформации S_от возрастает быстрее, чем S_от, вследствие чего происходит переход от вязкого разрушения к хрупкому (рис.).

Схема перехода каменной соли из вязкого состояния в хрупкое при понижении температуры испытания на растяжение (по А. Ф. Иоффе).

Представление о возникновении хрупкого разрушения как результате небольшой предварит. пластич. деформации лежит в основе дислокац. теории разрушения. Зарождение хрупких трещин связывают с плоским скоплением линейных дефектов кристаллич. решётки - дислокаций - перед к--л. препятствием, к-рым могут служить границы зёрен или субзёрен, разл. включения и т. п. При этом возникает высокая концентрация напряжений, пропорциональная касательному напряжению от внеш. нагрузки и длине скопления дислокаций.

Лит.: Дроздовский Б. А., Фридман Я. Б., Влияние трещин на механические свойства конструкционных сталей, М., 1960; Черепанов Г. П., Механика хрупкого разрушения, М., 1974; Разрушение, ред. Г. Либовиц, пер. с англ., т. 1-7, М., 1973-77.

В. И. Саррак.

   <<      Предметный указатель      >>