Қатты денелердің жарамдылық мерзімі және беріктілік кинетикалық концепсиясының негіздері

Жүктелген қатты денелердің жарамдылық мерзімін, негізінде, үлгіні бір бағытта созу арқылы анықтаған. Ол үшін үлгіні пленкадан немесе фольгадан не болмаса топталған талшықтардан арнайы жасайды. Үлгі полимер пленка тәрізді болса, металл жұқа фольга тәрізді болса, арнайы пышақ арқылы жасалады:

Топталғанталшық болса:

Ал кристалдардан талшық параллелепипед жасалып (арнайы пышақ арқылы)желімге отырғызылады.

Жасалған үлгілерді былай сынайды: белгілі температурада үлгіні, белгілі кернеулікпен жүктейді. Үлгі жүктелген кезден бастап, үлгі қирағанға дейінгі уақытты, яғни жарамдылық мерзімін анықтайды. Әр түрлі температурада және кернеулікте (80-90) үлгілердің жарамдылық мерзімі анықталады, бірақ бір үлгі үшін кернеу де, температурада тұрақты болуы қажет.

Арнайы қондырғы, үлгіні созу барысында оның деформациялануына қарамай, үлгі қирауына дейін жүктелген кернеуді тұрақты етіп ұстайды. Осы қондырғылардың арқасында жарамдылық мерзім 10 рет аралығында анықталған (10"³ с - бірнеше ай аралығында).

Жарамдылық мерзімнің температураға, жүктелген кернеулікке тәуелділігі көптеген материалдар үшін анықталған. Олар: поликристаллы металдар -Санфирова, Бетехтин; әр түрлі монокристалдар — Бахтибаев; металл емес қоспалар - Регель, Левин; полимерлер - Журков, Нарзуллаев, Аббасов; металды қоспалар - Бетехтин, Петров, Бахтибаев; күрделі компазитты материалдар - Регель, Бетехтин, Бахтибаев; цемент тастар, бетондар - Бахтибаев, Кадырбеков.

Барлық зерттелген материалдар үшін температура тұрақты болтан кезде, жарамдылық мерзімнің кернеулікке тәуелділігін былай жазуға болады:

lg▲τ,c

Жарамдылық мерзім ортаға байланысты емес екенін дәлелдеу үшін, зерттеуді вакуумда не болмаса инертті ортада жүргізген. Бұл формуланы <т -> 0 болтан кезде қолдануға болмайды, себебі сызықты lgτ - σ тәуелділік орындалмайды. Оның себептерін кейін қарастырамыз.

Кейбір зерттеушілер, мысалы, И.А.Одинг және басқалар lgτ - σ қисығы асимтотикалық ординатаға жетпей, ординатаға параллель оське жақындайды, а₀ қауіпсіздік керңеу деп есептеген. Бұл көзқарасты тексеру ете киын, өйткені q, жарамдылық мерзімі г өте үлкен шама. Бұл көзқарас теорияға қарсы болмағанымен дискуссиялық көзқарасқа жатады. Сол үшін біз қазірше тек lgτ - σ тәуелділіктің тура сызықты жағын қарастырамыз. Барлық зерттелген материалдарға бұл теңдеудің орындалуы, жарамдылық мерзім жүктелген денеде өтетін қирау процесінің жинақталуына кетеді деп есептеуге болады. Бұған дәлел, үлгіні жүктеуді бірнеше рет тоқтатып, қайтадан сол шамаға

жүктеген кездегі қирауға кеткен жарамдылық мерзім, тоқтаусыз үзбей жүктеген кездегі жарамдылық мерзімге қарағанда аз болтаны дәлел бола алады.

Енді жүктелген денедегі өтетін процестер, сол дененің қирауына алып

келетін болса, сол процестің табиғатын анықтау мақсатында жарамдылық

мерзім шамасына температураның әсерін анықтау қажет. Сонымен, lgτ - σ

тәуелділігін әр түрлі температурада анықталған. Әр температураның lgτ - σ

тәуелділігі тура сызықты, температура өскен сайын lgτ - σ қисығы енгіштігі

ұлғайып, температура төмендеген сайын lgτ - σ сызығы тік сызыққа

жақындайтыны байқалған. Бұны график түрінде былай көрсетуге болады:

lgτ,c

Т12 3

σ, кг/мм
Белгілі бір жарамдылық мерзім шамасында барлық lgτ - σ сызықтар бір нүктеге қосылатындығы байқалған. Ол жарамдылық мерзім ~10-¹³ с тен. Сызықтардың қосылатын нүктесін «полюс» деп атаған. График түрде былай көрсетуге болады:

T₃

T₂

T₁

σ, кг/мм²

Жарамдылықмерзімнің «полюстағы» шамасы теріс, τ=10^-12 -- 10^-13 . Жарамдылық мерзімнің Т, σ тәуелділігін аналитик түрде былай жазуға болады:

τ = τ₀e^uσ/kT, u(σ)=u₀-γσ

γ және и₀ - тұрақты шамалар, олардың физикалық мәнін кейін қарастырамыз.

Екінші формуланың экспериментті нәтижелерді тура түсіндіретінін тексеру үшін, бұл формуланы былай жазуға болады:

Бұл формулага Караганда барлық тура сызықгар бір сызықка:

жинакталуьЕ кажет. Дененің қирау табиғатын (2)-формуланы

талдауарқылы анықтауға болады. Бұл формула жарамдылық мерзімін негізгі теңдеуі болып есептеледі.

Жоғарыда айтылғандай материалдың жарамдылық мерзімін бір бағытта үлгіні тарту (созу) арқылы анықталады.Ол үшін үлгі біртекті деформацияланып, көлемі өзгермейтін жағдайда үлгінің көлденең кесімі деформацияның арқасында былай азаяды:

Олай болса, үлгіге әсер етуші кернеу өсуіболады. Үлгіге

әсер етуші кернеу тұрақты болу үшін, жүктелген күш деформация барысында былай кемуі керек:



σ = const болу үшін ілінген Р жүктің иығы шамаға өзгеріп

тұруы керек. R-дің деформация барысында мұндайөзгеруін Ә.ЕТомашевский және А.И.Слуцкер есептеп тапқан рычаг фигурасының профилі, полярлық координат бойынша былай болу қажет: