Предисловие .......................... 11
Предисловие к русскому изданию ................ 12
ГЛАВА I. ОСНОВЫ МЕХАНИКИ СПЛОШНОЙ СРЕДЫ......... 13
Начало пластической деформации ................ 13
Кривая напряжение—деформация ................ 15
Математические теории пластичности............. '^
Скольжение в поликристзллических материалах........
Пластическое течение в условиях растяжения и кручения , . , Теория равновесных трещин при хрупком разрушении . , . ,
Деформирование с высокими скоростями деформации........ 26
Механика континуума и теория дислокаций ........... 28
Механика вязкоупругих материалов ............... 29
ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ПОДХОДА....... 31
ГЛАВА 3. ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОГО ПОДХОДА.......... 35
ГЛАВА 4. ОСНОВЫ КРИСТАЛЛОГРАФИИ .............
Типы кристаллических решеток и скольжения .........
Применение стереографической проекции.........-. , . , 43
Поведение монокристаллов при растяжении............ 44
Двойникование ......................... 45
Дефекты упаковки ....................... 46
ГЛАВА 5. ОСНОВЫ АТОМИСТИЧЕСКОГО ПОДХОДА (ТЕОРИЯ ДИСЛОКАЦИЙ) .......................... 47
Представление о дислокации........'........... 47
Две компоненты дислокации................... 48
Вектор Бюргерса ................" 49
Напряжение старта дислокаций ................. 50
Силы, действующие на дислокацию................ 51
Связь между движением дислокации и скоростью деформации ... 52
Поле напряжений в окрестности дислокации ........... 52
Энергия деформации, связанная с дислокацией .......... 53
Взаимодействие двух параллельных дислокаций.......... 53
Пересечение дислокаций: образование вакансий .......... -^
40 40
55
7
Механизмы образования точечных дефектов ........ . . , , • 56
Взаимодействие дислокаций с растворенными атомами ....... 57
Дислокации в различных кристаллических структурах ...... 58
Размножение дислокаций: источники Франка— Рида ........ 60
Поперечное скольжение .................. ', , . 63
Дислокационная модель границы зерен .............. 63
Полигонизация ....................... ' . , 64
Концентрация напряжений, вызванная скоплением дислокаций ... 65
Силы сопротивления движению дислокаций ............ 66
- •
ГЛАВА 6. НЕУПРУГОСТЬ И ВНУТРЕННЕЕ ТРЕНИЕ ......... 68
Простые модели вязкоупругого твердого тела, обладающего внутрен-
ним трением .................... ...... ' 68
Принцип суперпозиции Больцмана
Факторы, обусловливающие внутреннее трение .......... 72
.......... 71
гие внутреннее трение ..........
ГЛАВА 7. ТЕКУЧЕСТЬ.......................... 73
Общие характеристики текучести в железе и стали; площадка текучести 73
Деформационное старение .................... 74
Зависимость предела текучести от температуры.......... 75
Влияние скорости и времени деформирования........... 75
Влияние размера зерна и микроструктуры ............ 7Я
Роль химического состава Неупругая деформация, предшествую Текучесть как кинетический процесс
, ........... ........ 77
Неупругая деформация, предшествующая текучести ,..,»,.,. 78
Текучесть как кинетический процесс ........... .... 78
Механизмы текучести
_..................... 81
Представление о силе Пайерлса по Петчу ......•..,.'., 85
Представления Конрада о распределении дислокаций ....... 86
Многообразие процессов текучести ................ 86
Влияние характера распределения напряжений.......... 90
Масштабный фактор....................... 92
Критерии напряжения при текучести............... 93
ГЛАВА 8. ПЛАСТИЧЕСКОЕ ТЕЧЕНИЕ................. 95
Деформационное упрочнение и теория дислокаций ........ 95
Сопротивление течению твердых растворов ............ 98
Связь между напряжением течения и деформацией......... 99
Единый подход к прочности и деформации многофазных сплавов . . 101
Сплавы, упрочняемые выделениями................. 103
Структурные изменения, возникающие при пластической деформации 106 Я
ГЛАВА 9. РАЗРУШЕНИЕ ........................ 108
Виды разрушения............., , . .'....... 108
Абсолютно хрупкие материалы. Теория Гриффитса ........ 110
Хрупкое разрушение пластичных материалов........... 116
Дислокационные модели процесса разрушения .......... 118
Некоторые общие особенности хрупкого разрушения железа и стали 123 Разрушение при температурах ниже комнатной, его связь со скольжением .......................... 123
Влияние образования двойников на низкотемпературное охрупчивание 126 Влияние скорости деформации и размера зерна на критическую температуру хрупкости....................... 129
Разрушение сколом и размер зерна ............... 130
Фрактография: микроморфология поверхностей излома ...... 133
Микроскопический скол и макроскопические трещины; направление
их распространения .................... 134
Взаимосвязь скорости распространения трещины и пластической деформации на поверхности трещины............... 135
Анализ энергии пластической деформации, необходимой для создания
поверхности ........................ 137
Напряженное состояние при разрушении сколом ......... 138
Микротрещины скола и полосы Людерса............. 139
Разрушающее напряжение скола................. 140
Роль химического состава и микроструктуры стали........ 140
Анизотропия хрупкого разрушения..............., 141
Различие между хрупкостью и вязкостью ............ 141
Механизм хрупкого разрушения образца с надрезом ....... 144
Механизм хрупкого разрушения железа и стали ......... 145
Разрушение сколом других кристаллических твердых тел ..... 149
Хрупкое разрушение конструкций ................ 150
Особенности межзерешюго хрупкого разрушения ......... 151
Морфология вязкого разрушения................. 152
Вязкое разрушение и образование чашечного излома; критерии разрушения ..............;........... 154
Вязкое разрушение в условиях двухосного напряженного состояния 155
Влияние больших гидростатических давлений на вязкое разрушение 157
Критерий разрушения . , , •................... 157
Разрушение вращающихся дисков ................ 161
Коррозия под напряжением и разрушение ............ 163
9
ГЛАВА 10. УСТАЛОСТЬ ......................... 167
Общая характеристика ..................... 167
Скольжение и деформационное упрочнение при усталости ..... 167
Структурные аспекты усталостных микротрещин ......... 170
Роль повреждений в процессе усталости ............. 171
Влияние структуры ....................... 172
Усталостное разрушение в условиях сложного напряженного состояния 175 О соотношении между пределами усталости при циклическом изгибе
и кручении ........................ 178
Роль надрезов как концентраторов напряжения.......... 178
Чувствительность к надрезу и масштабный фактор ........ 180
Надрезы и ограниченная долговечность.............. 182
Циклическая прочность и масштабный фактор .......... 183
Предел усталости железа и стали ................ 185
Распространение усталостных трещин .............. 195
Связь между микро- и макромеханизмами зарождения и распространения усталостных трещин ................. 206
Усталость при высоких температурах .............. 207
Усталость под действием термических напряжений ........ 209
Неметаллические включения и усталость............. 213
Общее представление о включениях как о концентраторах напряжения 214 Рассеяние значений усталостных характеристик и статистическая природа усталостного разрушения ............... 220
Кумулятивное повреждение при усталости *............ 222
Коррозионная усталость...................... 225
Дислокационная теория экструзий и интрузий .......... 225
Атомистическая теория зарождения микротрещин.....":' . , , 226
Замечания о теориях механизма усталости ............ 226
Обобщенная теория усталости .................. 227
Влияние окружающей среды................... 232
ГЛАВА 11. ПОЛЗУЧЕСТЬ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ..................... 235
Упругость и ползучесть.................... , 235
Кривая пластической ползучести . , ............... 236
Энергия активации пластического течения в металлах....... 238
Механизм неустановившейся ползучести , . . ;......... 241
Логарифмическая ползучесть................... 242
Ползучесть, контролируемая возвратом.............. 245
Релаксация напряжений..................... 251
Диффузионная ползучесть .................... 252
Ускоренная ползучесть ..................... 253
Ползучесть в условиях сложного напряженного состояния .... 253
Микромеханизм разрушения при ползучести ........... 254
Континуальные представления о разрушении в результате ползучести 258
Ползучесть при переменных напряжении и скорости деформации , . 261
Ползучесть, связанная с действием циклических напряжений . . . 263
Предисловие
Действительное понимание процесса разрушения металлических конструкций в различных условиях их эксплуатации может быть достигнуто только на основе объединения ^одходов разных наук — физики твердого тела и механики сплошных сред.
Эта простая и очевидная мысль высказывалась давно, однако скорее в декларативной форме. Фактическое состояние названных наук и различие в языках, употребляемых их представителями, затрудняли общение, которое практически сводилось к обмену словами.
В последнее время положение существенно изменилось. С одной стороны, была понята необходимость усложнения и усовершенствования механических моделей, которые должны основываться как на непосредственных данных макроэксперимента, так и на выработанных физиками представлениях об определяющих микромеханизмах. С другой стороны, теория дефектов кристаллической решетки, которая служит сейчас основным аппаратом для конструирования физических моделей, оперирует понятиями и терминами, которые доступны для механиков.
Можно сказать, что характерная особенность современного этапа развития учения о прочности в широком смысле этого слова состоит в тенденции к объединению подходов дисциплин, изучающих различные аспекты одной и той же проблемы. Эта тенденция проявляется в организации многочисленных конференций с участием механиков, физиков и инженеров, в издании журналов, где публикуются статьи представителей разных наук.
Профессор университета Тохоку и директор института прочности этого университета Такео Екобори — всемирно известный ученый, сделавший большой вклад в современное учение о прочности; его с одинаковым основанием можно считать и механиком, и физиком. Следует особо отметить роль профессора Екобори в организации международного научного сотрудничества: по его инициативе в Японии в 1965 г. была созвана первая международная конференция по разрушению; он был единодушно избран президентом новой организации — Международного конгресса по разрушению.
В предлагаемой советскому читателю книге Т. Екобори освещается проблема прочности в целом, на основе объединения подходов различных дисциплин; почти все разделы книги содержат оригинальные результаты, полученные автором, и отражают его личные точки зрения.
Нет^сомнения в том, что эта книга представит интерес для очень широкого круга читателей, которые смогут оценить ее главное Достоинство — ясное и краткое изложение основных идей, не загроможденное излишними деталями, а охватывающее проблему в целом.
Ю. Н. РАБОТНОВ
