ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕОРИЙ ПРОЧНОСТИ

Авторы
Файлы

Ромашов Р.В. Статья в формате PDF 103 KB

Основной задачей любой теории прочности является установление таких критериев, при помощи которых можно предсказать наступление предельного механического состояния, при котором материал теряет свои служебные качества: в одних случаях имеется в виду только появление текучести (остаточных деформаций), в других - полное разрушение.

Развитие теорий прочности идет по двум направлениям: одно из них возглавляется механиками, в другом объединены усилия физиков и металловедов. По признаку физического толкования все предложенные теории прочности можно разделить на две группы:

1. Теории напряжений, принимающие за критерий прочности величину наибольшего напряжения (нормального, приведенного, касательного или октаэдрического), предельное значение которой принимается постоянным. Однако, как показывают опыты, на механическое состояние материала под нагрузкой оказывают существенное влияние и напряжения (как нормальные, так и касательные), и деформации, а также соотношения между ними. Тем не менее, теории напряжений находят широкое применение в расчетах на прочность.

2. Энергетические теории, принимающие за критерий прочности величину полной удельной потенциальной энергии деформации или же ее части, предельное значение которой принимается либо постоянным, либо переменным, зависящим от среднего нормального напряжения (гидростатического давления). Однако, в работах авторов этих теорий замечается стремление свести энергетические условия к условиям для напряжений или чисто геометрической интерпретации теории прочности (Миролюбов И.Н., Баландин П.П., Янг Ю.И. и др.).

Особое внимание энергетические теории уделяют процессам усталостного разрушения от действия циклических, повторно-переменных нагрузок. Изучением неупругих циклических деформаций и связанных с ними необратимых затрат энергии занимались Коффин, Мартин, Мэнсон, В.Т. Трощенко, С.В. Серенсен и др.

Анализ экспериментальных данных показывает, что в качестве критериев разрушения не могут быть приняты суммарные значения необратимо затраченной энергии циклических деформаций: для всех исследованных материалов эти величины изменяются в широких пределах в зависимости от условий эксперимента. Это также относится и к суммарным значениям работы пластической деформации и энергии упрочнения. Лучшее соответствие опытным данным может быть получено при использовании критерия Трощенко, учитывающего «опасную» часть энергии циклических деформаций, однако указанный критерий не является физически обоснованным.

Большое количество работ было посвящено исследованию связи пластической деформации и разрушения кристаллических тел с их плавлением: работы Ламберта, Фюрта, Борна, И.А. Одинга, Н.Ф. Лашко, К.А. Осипова, В.С. Ивановой и др. Так, В.С. Ивановой предложена структурно-энергетическая теория разрушения металлов, в которой предпринята попытка учесть как структурные изменения в деформируемых объемах материала, так и энергетическое подобие между процессами плавления и механического разрушения. Тем не менее, до сих пор остается нерешенным вопрос о том, какая из термодинамических хаpaктеристик вещества должна быть принята в качестве критерия разрушения.

В настоящей работе получила развитие термодинамическая теория прочности, базирующаяся на синтезе молекулярно-кинетического и энергетического подходов к проблеме прочности и разрушения, основы которой были заложены проф. В.В. Федоровым. Следует отметить, что термодинамические методы при изучении процессов деформации и повреждаемости материалов применялись и ранее.

Термодинамический подход необходим при исследовании весьма обширного класса задач даже в тех случаях, когда тепловые эффекты незначительны. Потребность в термодинамике возникает вместе с введением понятий работы, внутренней энергии и др., а также при наличии необратимых процессов. Термодинамика деформаций лежит, например, в основе энтропийного критерия длительной прочности, согласно которому разрушение элементарного объема материала происходит в тот момент времени, к которому в нем накопится некоторое предельное значение плотности энтропии: работы Борна, А.И. Чудновского, И.И. Гольденблата, В.Л. Бажанова и др.

Однако, в инженерной пpaктике традиционно сложилось, что принципы классической термодинамики в основном применяются в механике жидкостей и газов. В связи с этим предлагаемый нами подход к проблеме прочности и разрушения назван эргодинамическим (от греч. ergon - работа, энергия), что более оправдано и точнее отражает сущность развиваемого научного направления.

Согласно эргодинамическому подходу за критерий разрушения принимается критическая (предельная) величина плотности внутренней энергии, соответствующая моменту разрушения, что в свое время автором данной работы было экспериментально подтверждено. При этом оказалось, что критические значения внутренней энергии для сталей в отожженном состоянии близки к энтальпии материала в твердом состоянии при температуре плавления. Это подтверждает вышеназванную идею о структурно-энергетической аналогии процессов механического разрушения и плавления металлов и сплавов. Дальнейшее развитие эргодинамический подход получил также в трудах В.Г. Байло, А.М. Щипачева, Г.А. Кулакова и др.

Результаты исследований послужили основой для оценки и прогнозирования сопротивления усталости, расчетов усталостной долговечности и анализа причин разрушения высоконагруженных деталей грузовых автомобилей и шасси самолетов с учетом состояния поверхностных слоев опасных сечений деталей после различных видов технологической обработки и условий эксплуатации.

Фитоценотическая роль видов и ее значение в поддержании устойчивости тундровых фитоценозов к механическим воздействиям

В статье рассмотрена реакция видов растений тундровых сообществ европейского северо-востока на механические нарушения. Выявлено, что основная роль в обеспечении устойчивости фитоценозов принадлежит видам-содоминантам и субдоминантам, которые способны временно доминировать (содоминировать) в сообществе, существенно не меняя его структуры. Это обстоятельство необходимо принимать во внимание при разработке экосиcтемных нормативов, которые должны быть ориентированы только на флуктуационную динамику фитоценозов. ...

06 09 2026 11:49:54

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ САМООПЫЛЕННЫХ ЛИНИЙ КУКУРУЗЫ СЕЛЕКЦИИ КБГУ В ОНТОГЕНЕЗЕ

Статья в формате PDF 124 KB...

05 09 2026 21:50:54

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОД ГОРНО-КЛИМАТИЧЕСКОГО КУРОРТА «КРАСНАЯ ПОЛЯНА»

Статья в формате PDF 117 KB...

04 09 2026 9:32:53

Влияние температуры на уровень активности нейтральной протеиназы слизистой кишечника русского осетра

Статья в формате PDF 111 KB...

03 09 2026 13:30:21

СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА НЕКОТОРЫХ ЖИЗНЕННО ВАЖНЫХ ОРГАНОВ ПРИ КОАРКТАЦИИ АОРТЫ И ПОСЛЕ ЕЕ ХИРУРГИЧЕСКОГО УСТРАНЕНИЯ

Статья в формате PDF 125 KB...

02 09 2026 19:24:16

ТАНГАНОВ БОРИС БАДМАЕВИЧ

Статья в формате PDF 142 KB...

01 09 2026 21:29:44

ОСОБЕННОСТИ АНАТОМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ РОГОЗА УЗКОЛИСТНОГО В УСЛОВИЯХ НАГРУЗКИ ПО СВИНЦУ

Установлено влияние уксуснокислого свинца (2,5∙10–1 мг/л) на анатомическое строение почвенных и водных корней рогоза узколистного (Typha angustifolia L.). Происходит адаптационное перераспределение активности разрушения паренхимных клеток и образования воздухоносных полостей с водных корней, непосредственно контактирующих с растворенной в воде солью, на почвенные. Объем воздухоносных полостей специфичен периоду вегетации растений и возрасту корней. ...

31 08 2026 12:50:19

ОБЩЕСТВЕННОЕ МОЛОДЕЖНОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ КАК ИНИЦИАТОР И ОРГАНИЗАТОР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ЭКОЛОГООБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ

Статья в формате PDF 131 KB...

30 08 2026 23:38:55

Активация процесса выращивания маточной культуры жидких дрожжей

Статья в формате PDF 104 KB...

29 08 2026 10:37:20

ДИНАМИКА УРОЖАЙНОСТИ УЛУЧШЕННЫХ СЕНОКОСОВ

Для функционального описания поведения территории нами вводится новые понятия — активность и интенсивность растительного покрова. Причем территория понимается как простейшее геодезическое изображение ландшафта. А сам ландшафт, в свою очередь, является первым компонентом динамической геотриады «ландшафт + население + хозяйство». Активность учитывается по доле площади растительного покрова (леса и древесно-кустарниковая растительность, луга и пастбища, особо охраняемые территории и болота) и этот экологический параметр позволяет хаpaктеризовать фактически образовавшиеся отклонения от территориального экологического равновесия на конкретной территории. Рассмотрены районы и города Республики Марий Эл (РМЭ) по состоянию распределения земель на 01.01.07 г. В наиболее общем случае интенсивность проявляется как активность во времени. Физически интенсивность — это скорость изменений. А активность — это сами изменения в природной, природно-техногенной или технической среде (по площади, урожайности растений, продуктивности почвы и пр.) в некотором срезе времени. ...

28 08 2026 13:33:13

АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ И КАЧЕСТВО КУРОРТА

Научно-технический прогресс приносит новый блага цивилизации и ставит новые проблемы перед ней. Автомобильный трaнcпорт дал людям высокую степень мобильности и комфорта, за которые, однако, приходится расплачиваться ухудшением экологии. В статье изучена динамика роста численности автомобильного и грузового трaнcпорта в городе Сочи и тот ущерб, который трaнcпорт наносит экологии сочинского региона. ...