The new science of strong materials

Часть
1
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART01.HTM
Затем Гриффитс взял холодные стержни диаметром около
1
мм из того же обычного стекла
,
разорвал в испытательной машине и определил
их прочность
.
Она оказалась около
15–20 
кг
/
мм
2
,
что вполне нормально для тех стекол
,
из которых делают лабораторную посуду
,
пивные
бутылки
;
эти же стекла вставляют в окна и
т
.
д
.
Но эта прочность составляла около
1/50–1/100
от расчетной
.
Тогда Гриффитс стал нагревать свои стержни посередине и оттягивать их концы
.
Получались более тонкие стержни
-
нити
,
которые он также
после охлаждения испытывал
.
Чем тоньше были полученные нити
,
тем они оказывались прочнее
.
Сначала их прочность увеличивалась медленно
,
но по мере того
,
как они
становились очень тонкими
,
прочность возрастала весьма быстро
.
Прочность волокон диаметром около
2,5 
мкм сразу после вытягивания
составляла
600 
кг
/
мм
2
и более
,
а спустя несколько часов падала примерно до
350 
кг
/
мм
2
.
Кривая зависимости прочности от диаметра волокна
росла столь стремительно
(
рис
. 16),
что трудно было установить верхний
(
максимальный
)
предел для величины прочности
.
Рис
. 16.
Построенный Гриффитсом график зависимости прочности стеклянных волокон от толщины волокна
.
Зависимость эта не была очень гладкой
,
опытные точки имели некоторый разброс
.
Однако по поводу об щей тенденции никаких сомнений не
оставалось
.
Гриффитс не мог ни изготовить
,
ни испытать волокна тоньше примерно
2,5 
мкм
,
да если бы он и смог это сделать
,
в его время
измерить толщину таких волокон хоть с какой
-
нибудь точностью было бы очень трудно
.
Однако он проделал простой математический трюк
:
отложив по осям координат обратные величины
,
он экстраполировал кривую
"
прочность
-
размер
"
в область ничтожно малых толщин
,
и
оказалось
,
что прочность тончайших нитей должна быть около
1100 
кг
/
мм
2
.
Напомним
,
что вычисленная величина прочности для его стекла
была чуть меньше
1400 
кг
/
мм
2
.
Поэтому Гриффитс сделал вывод
,
что ему практически удалось приблизиться к теоретической прочности
,
и
,
если бы на самом деле можно было сделать более тонкие волокна
,
их прочность была бы очень близка к теоретической
.
Достичь в
эксперименте почти теоретической прочности было
,
конечно
,
триумфом
,
особенно если учесть условия
,
в которых этот эксперимент
проводился
.
Недавно Дж
.
Морли из фирмы
"
Роллс
-
Ройс
"
получил кварцевые волокна
(
их состав отличается от состава гриффитсова стекла
)
с прочностью
более
1400
кг
/
мм
2
(
рис
. 17).
Как мы увидим в следующей главе
,
столь высокая прочность может быть получена не только на стеклянных
волокнах
,
но и почти на любых твердых телах
,
аморфных и кристаллических
.