ВВЕДЕНИЕ

Предлагаемая читателю книга касается общих идей науки, которую принято называть механикой деформируемого твердого тела, Этот термин, быть может, и не столь распространенный, объединяет такие понятия, как сопротивление материалов, теория упругости и пластичности, теория вязко-упругости (или наследственной упругости, если следовать определению, данному известным итальянским математиком Вито Вольтерра), теория ползучести и другие разделы, а со сравнительно недавнего времени — и механику разрушения.

С другой стороны, в настоящее время механика сплошной среды преподается как единая дисциплина, включающая в себя механику газов, жидкостей, твердых тел и иных возможных сред. Слушателям таких курсов предлагается общая теория законов поведения, определяющих свойства любых сплошных сред.

Представляется, что в настоящее время следует рассматривать механику деформируемого твердого тела не как конгломерат разнородных дисциплин, а как единую научную теорию, разделяющуюся, разумеется, на различные направления.

С точки зрения приложений, если не считать задач обработки пластических материалов и некоторых проблем геофизики, данная теория может быть применима в широкой области расчета конструкций. Задача ставится так: задана конструкция (машина, сооружение, судно, средство передвижения и т. п.) и условия ее эксплуатации (внешние силы, температура и т. п.). Следует дать заключение о том, будет ли данная конструкция функционировать в течение некоторого времени, либо она выйдет из строя сразу. Следует признать, что ни теория упругости, ни теория пластичности не дают ответа на этот вопрос. Это и явилось причиной возникновения в недавнее время новой отрасли механики твердых тел: механики разрушения.

Могут быть выделены несколько основных направлений развития механики разрушения, и в частности;

1. Механика распространения трещин (линейная механика разрушения). Здесь на основе глобальной идеи Гриффитса (1921) развиваются методы повышения сопротивления конструкции с трещиной. Конструкции больших размеров (как, например, роторы турбин, ядерные реакторы) всегда имеют в исходном состоянии трещины, особенно если они собирались с помощью сварки. Данная теория получила развитие в трудах английских и американских авторов. С точки зрения практики, она позволяет дать стандартизированные рекомендации по увеличению константы материала, называемой критическим коэффициентом интенсивности.

2. Механика рассеянного разрушения. Рассмотрим, например, опыт на усталостное нагружение. Образец, подверженный действию осевых нагрузок, остается неповрежденным большую часть времени. Затем где-либо появляется видимая глазом трещина, которая продолжает расти вплоть до момента полного разрушения. Этот процесс усталостного разрушения может быть разделен на два периода: а) период скрытого накопления невидимых глазом повреждений; б) период образования и распространения трещины.

Если вы располагаете электронным или оптическим микроскопом, то можете и во время первого периода наблюдать маленькие трещины, размер которых не превосходит размера кристаллических зерен. Плотность этих микротрещин растет вплоть до момента образования большой (видимой глазом) трещины.

Длительность первого периода может составлять от 50 до 80% времени полного срока службы образца, почему нам и представляется, что механика рассеянного разрушения является не менее интересной теорией, чем механика распространения трещин.