30 Теоретическая прочность твердых тел (формула Орована-Келли); критическое напряжение по Гриффитсу.

Установлено, что разрушение любых материалов зависит от различных местных повреждений в материале (дефектов).

Теоретическая прочность представляет собой, то критическое напряжение, которое надо квазистатически приложить к идеальному бездефектному материалу при достаточно низких температурах, чтобы получить необратимую диссоциацию материала. Прочность твердых тел в конечной системе обусловлена силой взаимодействия между атомами, молекулами, ионами. Для многих твердых тел со сложной структурой, при известной прочности связи двух изомерных атомов переходов от энергии различного взаимодействия к энергии атомов в твердом теле затруднителен, поэтому проведение достаточно точных расчетов теоретической прочности пока невозможно. Приблизительно её можно рассчитать, используя формулу Аравана-Келли:

Е - модуль упругости (Юнга)

- поверхностная энергия твердого тела

- равновесное межатомное расстояние (примерно 2*10^-8)

Формула получена из условия что в момент разрушения материала вся энергия упругой деформации накапливается между двумя слоями атомов, переходит в энергию двух новых поверхностей образовавшихся при разрушении материала. В соответствии с выражением прочность твердого тела должна находиться между значениями E/5 и Е/10.

Гриффитсом была получена формула для определения критического напряжения:

- свободная поверхностная энергия

− модуль Юнга

- глубина начальной краевой микротрещены

При обосновании формулы для расчета критического напряжения Гриффитс указал на 2 условия:

1)рост трещины должен быть энергетически выгодным процессом, т.е. уменьшение упругой энергии в образце за счет нагрузки материала вокруг растущей трещины должен быть равен или больше увеличения поверхностной энергии.

2) должен работать молекулярный механизм с помощью которого осуществляется преобразование энергии, т.е. накапливаемая при деформации энергия должна быть высвобождена по мере роста трещины и образования новой поверхности

31 Эффект адсорбционного понижения прочностиП.А.Ребиндера.

Эффект Ребиндера. Измельчение твердых тел можно значительно облегчить, используя эффект адсорбционного снижения прочности. Он впервые был установлен Ребиндером в 1928г. Он заключается в понижении прочности твердых тел в адсорбционо-активной среде, по причине хим. и физ. воздействия в поверхностном слое. Все твердые тела имеют поверхностные и внутренние дефекты. Разрушение тел облегчается если каким либо образом поспособствовать развитию этих дефектов. Адсорбционное понижение прочности и заключается в развитии разнообразных дефектов при меньших напряжениях. Наличие микротрещин позволяет окружающей среде проникать в поверхностных слой материала.

Адсорбция обуславливает снижение поверхностной энергии, что приводит к росту размеров трещин и снижению уровня напряжения, при котором микротрещины развиваются в трещины разрушения.

Если окружающая среда жидкость она образует в трещинах тончайшие пленки обладающие избытком свободной энергии, растущей с уменьшением толщины плёнки. Чтобы уменьшить свободную поверхностную энергию, жидкость стремиться принять такую форму, при которой её поверхность минимальна и тем самым оказывает расклинивающее действие или давление на стенки трещин. Расклинивающее давление жидкости весьма значительно для воды – порядка 250 МПа в наиболее узких местах трещин и определяется энергией смачивания данной жидкости поверхности данного тела.