Как ломаются вещи?

Спрашивает George Lanetz
Редакция Ology    

Отвечает Константин Никитин, доктор технических наук, декан факультета машиностроения, металлургии и транспорта Самарского государственного технического университета

Полная формулировка вопроса «Давно мечтаю увидеть объяснение, как ломается металлическая деталь: от первых нарушений кристаллической структуры на микроуровне до момента, как я падаю со стула».

Я сам мечтаю увидеть, как это происходит! Вообще здесь действует принцип: где тонко, там и рвётся. Для разрушения, особенно кристаллического тела, необходимо совершить работу, приложить усилие.

Чтобы объяснить, что такое работа разрушения кристаллического тела, проще всего привести следующую формулу.

Видов разрушения существует великое множество, и для каждого из них есть условия, вызывающие появление и развитие трещин и, как следствие, разрушение. Рассмотрим его самые общие виды: хрупкое и вязкое.

Раскачиваясь на стуле, мы производим работу, которая преобразуется в энергию, накапливаемую в металлических ножках. Как только величина энергии превысит прочность материала, в последнем возникнет трещина (несплошность), уменьшающая его полезную площадь. С дальнейшим раскачиванием трещина будет увеличиваться, и в какой-то момент произойдёт разрушение, так как количество дефектов станет критичным по отношению к полезной площади. Это может случиться очень быстро: пару раз качнулся, и случилась поломка. Такое происходит, например, когда нарушена технология производства — попросту говоря, если стул бракованный. Это пример хрупкого разрушения.

В случае вязкого разрушения мы можем долго качаться, а потом — бац! — и мы на полу. Всё это время, совершая работу, мы накапливали дефекты в кристаллической структуре. Но в любом случае разрушение сначала возникает на микроуровне, а потом на макро-. И мы всё равно оказываемся на полу. Так что будьте осторожны, раскачиваясь на стуле!


Уважаемые читатели! Свои вопросы и вопросы ваших детей присылайте на адрес: ask@kot.sh. Будем рады на них ответить.