|
Вязкость неметаллических материалов
История техники
-
это во многом история борьбы с распространением трещин или история попыток избежать его
последствий
.
Наиболее очевидный способ не дать трещине развиваться в хрупком материале состоит в том
,
чтобы не
использовать такой материал под растягивающей нагрузкой
,
то есть нагружать его только сжатием
.
В этом заключается
сермяжная правда каменной кладки
.
Мы видели в главе
1,
что
,
начиная от простейшей стены и кончая аркой
,
куполом и
церковными соборами самых изощренных форм
,
все держится в состоянии сжатия
.
Каменная кладка по
-
своему
чрезвычайно эффективна
,
но по своей природе она всегда тяжела и недвижима
.
Поэтому появилась целая серия вариаций
этой же идеи
.
Одна из них
-
предварительно напряженный железобетон
,
в котором хрупкий компонент держится в
состоянии сжатия прочными растянутыми стержнями
.
Другая
-
закаленное стекло
.
Оно однородно в том смысле
,
что
,
кроме стекла
,
ничего в нем нет
,
но его внешние слои
,
наиболее подверженные влиянию трещин
,
находятся в состоянии
сжатия за счет растяжения в защищенной сердцевине
*.
*
Обычно это достигается путем быстрого охлаждения наружной поверхности горячего стекла с помощью воздушной струи
.
Стекло
,
подобно
другим веществам
,
сокращается при охлаждении
,
поэтому если внешние слои охлаждаются быстрее и затвердевают прежде внутренних
,
то
они вначале и сокращаться будут интенсивнее внутренних
;
но так как сердцевина вначале жидкая
,
то на первых стадиях охлаждения она
течет
.
Затем сердцевина застывает и становится
,
как и наружные слои
,
упругой
,
и термические сокращения слоев в стекле становятся
неоднородными
,
разными по величине
.
В итоге
,
когда охлаждение заканчивается
,
сердцевина оказывается растянутой
,
а наружные слои
-
сжатыми
.
Деформации в стекле
-
как и в большинстве других прозрачных тел
-
становятся видимыми в поляризованном свете
.
Солнечные лучи
,
отраженные от неметаллических поверхностен
,
оказываются частично поляризованными
.
Именно поэтому следы воздушных струй
,
которыми охлаждалось стекло
,
можно видеть на ветровых стеклах машин
.
Конечно
,
эффект этот становится более выраженным
,
когда вы
надеваете очки с поляризующими стеклами
.
Такие стекла широко используются в автомобилях
.
Разработки в этой области могут обернуться созданием новых
материалов
.
Остается удивляться
,
что этот способ торможения трещины в конструкционных материалах
,
по
-
видимому
,
совершенно не представлен в биологических материалах
,
в которых торможение трещины целиком основано на том же
принципе
,
что и в большинстве созданных человеком материалов
, -
на снижении эффективной концентрации
напряжений у кончика трещины
.
Однако методы
,
используемые природой
,
довольно существенно отличаются от тех
,
которые применяют металловеды
.
Еще удивительнее то
,
как мало изучены механические свойства биологических материалов
.
Пожалуй
,
здесь играет
психологический момент
.
Очень многие становятся биологами или медиками просто в результате реакции протеста
против механико
-
математических дисциплин
.
А техника
,
наоборот
,
сейчас переживает тот период
,
когда природные
материалы обычно бракуются
.
Металлы считаются более
“
важными
”,
чем древесина
,
которая едва ли принимается
всерьез как конструкционный материал
.
Целлюлоза
,
главная составная часть древесины
,
тростника
,
бамбука и всех растительных волокон
, -
очень вязкая
.
Биты
для крикета делаются из ивы
,
молотки для игры в поло
-
из вяза
,
мячи для поло
-
из бамбуковых корней
,
ткацкие челноки
-
из персидской хурмы
.
Самолеты в свое время делали деревянными
,
планеры остаются деревянными до сих пор
.
Деревянные суда считаются более пригодными для ледовых условий
,
чем стальные
.
Целлюлоза не может считаться
непрочной или хрупкой
,
хотя химически она представляет собой сахар
,
построенный из связанных вместе молекул
глюкозы
.
Все кристаллические сахара очень хрупки
,
сахар хрупок и в стеклообразном виде
(
вспомните ириску
).
Материалом костей и зубов служат довольно простые неорганические соединения
,
которые в своей обычной
Кристаллической и стеклообразной формах также очень хрупки
.
Конечно
,
можно сломать и кость
,
и зуб
,
но это случается
VIVOS VOCO:
Дж
.
Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» -
Do'stlaringiz bilan baham: |
