ПРОЧНОСТЬ

ПРОЧНОСТЬ, способность материала (или конструкции) сопротивляться внеш. мех. воздействиям, не деформируясь необратимо выше заданного предела, т.е. не разрушаясь (см. Деформация механическая, Механические свойства). Понятие "прочность" относят не только к мех. разрушению (прочность на разрыв), но также к разрушению под действием агрессивных сред (см. Коррозия под напряжением), электрич. поля (пробой в диэлектриках), лазерного излучения. В данной статье рассматривается мех. разрушение, а именно прочность на разрыв. В рамках механики сплошных сред прочность рассматривается на основе представлений теории упругости и пластичности исходя лишь из энергетич. критерия разрушения и расчетов локальных перенапряжений вблизи полостей и трещин. Согласно этим представлениям, разрыв упругих тел (хрупкое разрушение) возможен, если кол-во упругой энергии, освобождающейся при росте трещины, достаточно, чтобы скомпенсировать затраты энергии на образование новой пов-сти разрыва. Нормальные напряжения а вблизи вершины трещины м.б. рассчитаны по ф-ле:

4027-1.jpg

где r-расстояние от конца трещины, К- т. наз. коэф. интенсивности напряжений, к-рый зависит от формы и пластич. св-в материала. При нек-ром критич. значении Ккр трещина распространяется без дополнит. увеличения приложенного напряжения. Разрушающее напряжение sр для плоского напряженного состояния определяется ф-лой Гриффит-са:

4027-2.jpg

где E-модуль Юнга, d-эффективная поверхностная энергия, l-критич. размер трещины. Для разрушения упруговяз-ких (вязкоупругих) тел, в т. ч. полимерных, прочность определяется условиями образования "шейки" на растягиваемом образце, т.е. условиями нарушения пластич. устойчивости (см. Реология).

Совр. подход к изучению проблем прочности учитывает атом-но-мол. строение твердых тел. Данные об энергии межатомных связей и межмолекулярных взаимод. позволили рассчитать теоретическую прочность твердых тел на разрыв, к-рая оказалась во много раз большей, чем измеряемая на опыте для реальных тел. Расхождение теоретической и практической II. объясняется наличием в телах особых участков - концентраторов напряжений (трещин), в к-рых возникают локальные перенапряжения при приложении к телу нагрузки. Бездефектные материалы обладают прочностью, приближающейся к теоретической; таковы, напр., нитевидные кристаллы.