Партон В.З. - Механика разрушения. От теории к практике (1015817)
Текст из файла
ББК 22.251 П18 УДК 620.192.7 (058) Пар тон В. 3. Механика разрувпскня: От теории к практике.— Мл Наука. Гл. ред. физ.-мат. лиг., 1990.— 240 с.— (Пробл. науки и техн. прогресса).— 13ВМ 5-02-014287-5 рецензент доктор технических наук Л. П, Слсллл 1603040000 — 024 053)02) 90 73-90 18ВХ 5-02-014287-5 С Нвввтвльствр «Паука», с). Главная ре.! н яня Овввье-ь»втвеаты !вовся литературы, !ЗЗС В доступной популярной форме изложены современные представления о механике разрупеевия — вовам разделе механики твердого деформируемого тела, возникшем совсем недавно, буквально на наших глазах. Содержанием книги охвачен широкий круг вопросов, включающих в себя выяснение причин некоторых серьезных катастроф ответственных конструкций и сооружений, необходимость и своевременность нос~роения теории распространении ыагистральных трещин, внедрение механики разрушения в практику расчетов сосудов давления, лдерпых реакторов, роторов турбин и т, п, Для студентов втузоз, а таки е ипженерво-технических в научных работников, специализирующихся з вопросах прочности и механики разрушении.
Таба 6. Ил. 147, Библиогр. 11 вазв. ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие Глава 1. 1 2. !. Прочвость и разрушение Что такое прочность и разруп|евпе? Прочность и сопротивлепио разрушовпю — от инту- итивных представлений к научным Новая наука о прочности в разрушении 18 24 Глава 5. 6. 7. 1 8. П. Механика деформируемого твердого тела Сплошная среда....
° ° ° ° Напряжеппя и деформации Упругость и веупругость Основы теория упругости Копцептрацвя папрвжевпй 34 38 47 52 62 П!. Основы мехапики разрушевия Что такое ыехаппка разрушеппя? Иодель тела с трещппамп Поля напряжений и смещений в окрестности края трещины в упругом теле Идеи Грпффятса Неустовчпвое и устойчивое развитие трещины . Крвтерпи ра ругпевпя.
Ковценцпя Грвффитса— Ороввпа — Ирвина Расчет и измерение козффпциептов интенсивности папряжепвй Измерение вязкости разрушения Нелнпейоав механика разрушения Инварваптпые интегралы 5!ехзнпгга разрушения? Это очень просто! Глава ! 9. 9 10. 1 И. 67 67 71 76 80 83 1 12 1 13 14 ! 15 95 111 117 124 128 9 16 1 !7 т 18 9 19 134 Замедлепноо разрушение Рост усталостпых трещин Разрушеппе при малоциклозой усталости Расчет зломептов копструкцпй ва усгалостпую дол- говечность Мехаппка коррозпопиого разрушеввя Квпетика роста трещин в полимерпых материалах Динамическая иехавика разрушения Температурные задачи мехаиики рнзрушеиия ! 20 12! 9 22 9 23 134 135 138 142 146 152 157 174 ! 24 ! 25 1 26 ! 27 1ь Глава !У.
Специальные задачи и некоторые приложения механики разрушения Г л а в а 7. Некоторые ирпложепня механики раэрушетшя 183 1 28. Еак остановить дэишенпе трещпныг 1 29. а1ехантша раэрушеппп и проблемы опергетпьи 1 30. 31ехаппкв раэрушскпя и нграэрушаюгцке нспы- $31. Механика раэруптенпя п судебная экспертиза 1 32, 0 полезных дэя механики аналогиях.
Механика разрушения и пробой диэлектриков $33, Что же хорошего в разрушениИ, 133 192 198 209 218 227 ПРЕДИСЛОВИЕ Выбрав механику разрушения темой для написания книги, автор прежде всего представил себе две горы. Гора слева — это круто уходящая ввысь чисто академическая проблема разрушения. Встающая во весь рост гора справа — это диктуемое практикой требование обеспечения безопасности и надежности. Между утесами— тропа по длинной я глубокой долине, которая уходит вверх.
Хотелось бы в этой книге шаг за шагом пройти по этой тропе, выводящей на гребень с впдом направо и налево одновременно, и в доступной форме рассказать об исторической подоплеке этого пути, о возникающих здесь проблемах и способах пх преодоления. И еще хо. телось бы передать читателю то воодушевление и энтузиазм в наших научных исследованиях, которые поаволили в кратчайтпий срок создать новую науку о прочности — механику раарушения, Само по себе разрушение — сложнейшее явление природы, присущее практически всем процессам, происходящим на земле, и известное с момента появления поше зар1елз, Оно доставляло людям как радость (извлечение ценных включений прп разрушении горных пород, облегчение разрушения при резании металлов и др.), так и горе, связанное с колоссальными материальными потерями и гибелью людей (катастрофы в воздухе, на земле и на воде), Свойство человека как само собой разумеющееся воспринимать хорошее и не забывать плохое привело к тому, что в основном разрушение относят к глубоко незстетическим категориям и главные усилия направляют на борьбу с ним.
А постоянный ущерб от разрушений огромен. Одна из лабораторий Бательского института (г. Колумбус, шт. Огайо) провела исследование по определению суммарных затрат в экономике США, связанных с возмещением ущероа от непреднамеренных раарушений, а также с мерами, направленными на предотвращение разрушений. Вся сумма затрат была разбита на три части: 1) потери, связанные с недостаточным внедрением современных методов расчет», контроля и б технологии, а тагике с использованием устаревших пори и стандартов; 2) потери, которые могли бы быть потенциально предотвращены благодари разработкам и внедрен»по современных научных методов; 3) потери, устранение которых станет возможно только после получения принципиально новь»х «бездефектных» высокопрочных материалов, В 1928 г.общие затраты, свяаапные с разрушением, составилп в С1!)А 88 л«лрд.
долларов, т. е, около 4 $ валового национального продукта (соответству»ощпе части затрат — 26, 21 и 41 млрд. долларов). В 1082 г. оощие затраты оценены в 119 млрд. долларов, т, е. опять около 4 е/е валового национального продукта (соответствующие части затрат — 35, 28 и 56 млрд, долларов). Но сколько бы вреда пп доставляло разрушение, оно не всесильно, и человек азу шлсн, зная причины и характер возможного разрушсппн, создавать аппараты, приборы и маппшы пе только предельно легкими н дешевымн, но и достаточно прочш»мп. Таким образом, проблема разрушения стала центральной проблемой учеппл о прочности и сопротивлении материалов.
Более 25 лет занимаясь проблемами прочности и разрушения, автор неоднократно уоеждалсн в «многоликости» изучаемых здесь заьономерпостеп, что породило специфические длл каждой области науки подходы, терл»пнологип и приемы решения аадач, связанные с определением сопротивлении разрушению. Зачастую это приводило к непониманию между спецпал~гстамп смен'пых областей, решающих одпп и те же аадачп.
Вто же многоооразие ие дает возможности в небольшой кпиге дать сколь-ниоудь полное описание такого сложнейшего веления, как разрушение. 1!оатому мы ограничимся кратким и, по мере снл и способностей, популярным изложением основ »механики раарушенпя (использующей основные положения, законы п методы мехавппи сплошной среды) и ее приложений к расчетам иа прочность злемектов конструкций и машин, Такой подход п определил название книги — «Ъ[еханкка разрушения: от теории к практике».
Книга рассчитана на любознательного читателя, в минимальной степени аиакомого с основами механики и математики. Автор стре»шлея написать ее так, чтобы она привлекла внимание будущих исследователей к интересной, еще далеко не изученной проблеме и была полезна как студентам и аспирантам, так и научным работникам и инженерам для первого знакомства с основами механики разрушении и ее приложений, Глава 1 ПРОЧНОСТЬ П РЛЗРУШЕН11Е ф 1.
Что такое прочность и разрушение.' С древник времен человек сталкпва.чся с проблемамп прочности и разрушенпя. Однако долгое гремя знания о прочностп п разрушенип материалов н сооружений накапливалнсь случайно, передавалнсь нз поколения в поколенпе как секреты мастерства и отпоснлпсь скорее к области искусства, с которым мы знакомы по велнколепным архнтектурпым ансамблям, удпвляюшп««нас и сегодня. И прежде всего это «семь чудес света»: статуя Зевса в Олпмппп, Висячие сады Вавплопа, Мавзолей в Галикарнасе, Нолосс Родосскпй, »~аяк в Александрпп, храм Артемиды в Э4»есе п, пакопец, самые древние п единственные сохраппзшпеся до пас — египетские пирамиды. Очевидно, что прп создаппп зтпх ансамблей людп нензоежно сталкпвалпсь с вопросамп: как сделать пх прочнымп, как избежать разрушения? Что же такое прочность? 1!ол прочностью обычно поппмают способность тел быть цельиш достаточно длптельный перпод времени, нс поддаваясь разрушению.
В толковом словаре В. Даля зто поиятне трактуется как «годное папредкн», т. е, характеристика тел как бы «про запас». Мы знаем, что прочностью (в той плн нпой степени) обладают все тела, пезавпспмо от того, находятся лп онн в твердом плп в ншдком состоянпп. Прочностью обладают вода, лед н камень; клетка, человеческпй волос, кровеносный сосуд и кость; атом, молекула н крпсталл и т.
д. Отвечая па вопрос «прочно нлн разрушается?», мы решаем проблему — «быть (что пеобходпмо для существованпя всего живого и пежнвого) илн не быть!». «1то же такое разрушенпе? Ответить на атот вопрос просто н не просто. хочется сразу привести примеры ужасных разрушений, которые пзвестггы человечеству п которые неистово призывают: с разоушенпем надо бороться! Восхнщаясь великолепными архитектурными 7 ансамблями, нельзя забывать и о страпткых авариях, пре дотвращенпе которых в будущем связано с анализом причин происшедшего разрушения.
Римский историк Корнелий Тацит описывает одну пз таких аварий, происшедшую в 27 г. н. э., в результате которой погкбло и получило ранение 50000 человек. «В консульство Марка Лициния и Луция Кальпурния... неожиданное бедствие унесло не меньше жертв, чем их уносит кровопролитнейшая война... Некто Атилий, вольноотпущенник, взявшись за постройку в Фидене амфитеатра, чтобы давать в нем гладиаторские боя, заложил фундамент ого в ненадежном грунте и возвел на нем недостаточно прочное деревянное сооружение„. Туда стекались жадные до таких зрелищ мужчины п женщины, в правление Тиберия, почти лишенные развлечений этого рода, люди всякого возраста, которых скопилось тем больше, что Фидена недалеко от Рима.
Зто усугубило тяжесть разразившейся катастрофы, так как набитое несметной толпой огромное здание, перекосившись, стало рушиться внутрь и валиться нарунсу, увлекая вместе с собой п погреоая под своими обломками несчетное множество людей,— нак увлеченных зрелищем, так и стоявших вокруг амфитеатра». Как констатировал Римский сенат, причины аварии состояли з отступлении от законов строительства и недостаточном обследовании надежности грунта. Во Франции, в Бове, в Х!11 в. рухнула башня одного из самых больших готических соборов, которьш строился по всем канонам классической готической архитектуры и со всей возмоя ной осторояшостью, но прн незнании законов прочности несущих конструкций (в частности, соотношений между длинами пролетов и площадямп сечений).
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
