"В.М.Финкель. Портрет трещины " - читать интересную книгу автора

механики прочности - понятию концентрации и концентратора напряжений. Не
надеясь на Людовика Святого французского, великий мыслитель и ученый заложил
тем самым основы современной механики разрушения. Это тем более удивительно,
что речь-то идет о средних веках, времени, когда ограниченность знаний и
беспомощность человека перед силами природы толкали его на фаталистическое
представление о мире.
Что же такое концентрация напряжений? Представьте себе, читатель,
простую задачу: надо разрезать лист резины. Способов для этого много. Можно,
например, резать его ножницами. Но если резина достаточно толста, вряд ли мы
справимся с задачей. Попробуем ножом. Но при этом можно повредить
поверхность стола. Сделаем проще - изогнем слой резины и легко проведем по
нему лезвием бритвы. При этом сразу же появляется
' Уайлдер Т. Мост короля Людовика Святого.-М.: Прогресс, 1976. С,
25-26.
быстро вскрывающийся разрез. Еще одно движение лезвием и ;лесго изгиба
как бы вскрывается на все свое сечение. Что же произошло? Когда слой резины
согнули, мы "сформировали его и "загнали" поле напряжений. Это поле
стремится распрямить резину и исчезнуть. Тут-то и приходит ему на помощь
лезвие: оно создает вначале маленький надрез - концентратор напряжений,
небольшой участок материала, как бы сосредоточивающий всю энергию
упруго-деформированного объема на очень маленьком "пятачке". Если вдуматься,
то это нисколько не отличается от военной практики прорыва фронта противника
на узенькой полосе, где можно собрать превосходящие силы, стянув свои войска
с других участков. А как только фронт прорван... в него со всех концов
устремляется основная лавина войск. Концентратор напряжений - это очаг
разрушения. Интересно, что чем он "лучше", то есть острее, тем скорее
наступит разрушение, иначе говоря тем "хуже" для конструкции. Это и понятно,
во всяком случае, на словах, коль скоро мы решили не пользоваться формулами
и математическими расчетами.
Для дальнейшего, однако, нам следует иметь в виду, что с увеличением
остроты надреза, напряжения в его вершине растут очень быстро - обратно
пропорционально корню квадратному из радиуса надреза. Это означает, что если
он размером в одну десятую сантиметра, то напряжения в нем возрастут,
примерно, в три раза. А если он совсем мал и составляет одну десятитысячную
сантиметра, то существующие в металле напряжения увеличатся в сто раз.
Казалось бы, тут немедленно и последует разрушение. Но, к счастью,
...если вдруг, вкусивший всех наук, читатель мой заметит справедливо: -
Все это ложь, изложенная длинно. - отвечу я: - Конечно, ложь, мой друг.
(Б. Ахмадулина)
Природа позаботилась, и для очень широкого круга практически важных
материалов "ввела" своего рода предохранительный механизм - пластическую
деформацию. Она, а не разрушение возникает прежде всего в очень остром
надрезе в стали. Вспомните, что происходит, когда вы хотите сломать медную
проволоку. Много раз перегибая ее, вы замечаете, что наконец, по-
явилась трещина и произошло разрушение. Этот процесс можно ускорить,
предварительно надрубив проволоку. Но все равно какой-то изгиб с
пластической деформацией в меди, алюминии и низкоуглеродистой стали
необходим. Масштаб этого явления в зависимости от материала (скажем, в
мраморе и сливочном масле, принесенном с мороза) весьма различен, но явление
почти всегда существует. Тем не менее здесь все не просто и возможны разные