Get Adobe Flash player

Прочность материала

При экспериментальном определении предела прочности при растяжении образец измеряют в поперечном сечении, затем растягивают в разрывной машине до разрыва и регистрируют максимальную нагрузку при испытании. В действительности площадь поперечного сечения не постоянна — она уменьшается с увеличением длины стержня, и истинный предел прочности при растяжении всегда немного больше предела прочности, рассчитанного по формуле. Значения прочности материалов, получаемые экспериментально, оказываются примерно на два порядка ниже теоретических значений, вычисленных из предположения, что предел прочности, так же как напряжение, пропорционален силе взаимодействия атомов/ На самом деле это верно только для идеальных кристаллов; для реальных тел прочность определяется наличием дефектов. Так, теоретическая прочность стекла на растяжение составляет около 104 МПа. Микротрещины и неоднородности, неизбежные при изготовлении стекла, снижают его прочность примерно в 100 раз. В результате появления на поверхности стекла дополнительных дефектов (микротрещин, царапин) при резке, упаковке, транспортировании и монтаже фактическая прочность при растяжении уменьшается еще в 2 — 3 раза и составляет 30.60 МПа. Согласно статистической теории прочности, пионерами которой являются шведский ученый и российские ученые Т. А. Конторова и Я. И. Френкель, прочность образца лимитирована наиболее опасным дефектом, содержащимся в его объеме. С увеличением объема образца повышается вероятность существования в нем крупного дефекта, поэтому средняя прочность образцов одного и того же материала возрастает с уменьшением их размеров. Например, прочность при изгибе образцов оконного стекла шириной 100 мм составила 60 МПа, а шириной 200 мм — 45 МПа.