The new science of strong materials

Часть
2
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART02.HTM
сравнительно редко
.
Особенного восхищения заслуживают зубы
,
которые могут
(
при соответствующем уходе
)
разгрызать
орехи в течение примерно сорока лет
.
Даже архисовременные зубные цементы несравненно слабее и более хрупки
,
чем
материал зубов
.
Поверхность раздела как тормоз для трещин
В вопросе о вязкости армированных пластиков
,
среди которых наиболее известны стеклопластики
,
существует
интересный парадокс
.
Стеклопластик содержит множество тонких стеклянных волокон
,
склеенных смолой воедино
.
Стекловолокно не отличается от обычного стекла ни физически
,
ни химически
.
Как мы уже видели
,
стекла
катастрофически хрупки
;
так же ведут себя и волокна из стекла
.
Более того
,
смола
,
которая используется как связующая
матрица в стеклопластиках
,
также достаточно хрупка
;
может быть
,
почти в такой степени
,
как стекло
.
Однако
,
когда оба
этих компонента объединены вместе
,
получается материал
,
который производится в больших количествах главным
образом благодаря его вязкости
.
Не так давно мы с Дж
. 
Куком решили разобраться в этом явлении количественно
.
В материаловедении многие задачи
связаны с математическими трудностями
,
теоретически разрешимыми
,
но требующими слишком трудоемкой
вычислительной работы
.
К таким задачам относится в какой
-
то мере и расчет распределения напряжений вокруг
трещины
.
Но мы должны знать некоторые особенности картины напряжений вокруг трещины
,
если хотим предугадать
,
как поведет себя трещина
,
столкнувшись на своем пути с какой
-
либо неоднородностью
.
Ведь стеклопластик
-
материал
явно неоднородный
,
особенно интересная неоднородность возникает на границе раздела между волокном и смолой
.
В наше время ЭВМ меняют все представления о вычислительных трудностях
.
Концентрация напряжений у кончика
трещины была впервые вычислена Инглисом в
1913 
году
.
Мы уже говорили об этом
,
его результаты можно считать
классикой
,
они абсолютно верны
.
С тех пор целый ряд ученых
,
более способных
,
чем мы
,
работали над этой проблемой
.
Но дьявольски громоздкий математический аппарат одних заставлял предполагать
,
что кончик трещины бесконечно
остер
,
то есть имеет нулевой радиус
;
тех же
,
кто считался с конечным радиусом головки трещины
,
та же самая
математика принуждала использовать очень приближенные методы или же определять картину напряженного состояния
только в какой
-
то ограниченной области
.
Предположение о бесконечно острой трещине ведет к бесконечно большим
напряжениям
,
что
,
очевидно
,
лишено реального смысла и не помогает в решении проблемы разрушения
*.
*
Простая и изящная идея В
.
В
. 
Новожилова
(
см
.
его статью в журнале
“
Прикладная математика и механика
”, 33, 1969,
вып
. 2)
сводит
бесконечные напряжения
,
полученные в результате решения задачи теории упругости
,
к реальным полным смысла величинам путем учета
атомной структуры материала и того факта
,
что эти эфемерные бесконечно большие напряжения уменьшаются при удалении от трещины с
бесконечно большой скоростью
. -