3
Кинетика зарождения локальных микродефектов при квазихрупком разрушении
Структура материалов, как правило, микрогетерогенна по раз-
личным физическим и технологическим причинам, и, как следствие,
в упругом в целом материале локально происходят неупругие явле-
ния: дислокации в кристаллах, неупругая вынужденная эластическая
деформация в полимерах, микротрещины, микроразрывы, локальные
нагревы и т. д. При этом тело в целом может вести себя как сплошное
упругое однородное тело много больше размеров неоднородностей. По-
этому, например, условия подобия выполняются только до некоторого
предела — часть тела имеет такие же свойства, что и все тело до тех
пор, пока размер этих частей много больше размера неоднородностей.
Поле напряжений в реальном твердом теле ввиду его структурной
микрогетерогенности в масштабах, сравнимых с пространственными
и временными размерами неоднородностей, микронеоднородно в про-
странстве и нестационарно во времени. В частности, временная не-
стационарность обусловлена хаотичностью теплового движения эле-
ментов микроструктуры, вследствие чего нагрузка, приходящаяся на
них (например, нагрузка на отдельные химические связи) пульсиру-
ет случайным образом. Поэтому в микрогетерогенном материале при
любом макроскопическом напряженном состоянии возникает микро-
мозаичное случайное пространственно-временное поле напряжений
(и деформаций).
Наблюдаемое макроскопическое однородное, континуальное на-
пряжение является результатом усреднения по временны′ м проме-
жуткам, много большим характерного времени теплового движения
(например, периода колебаний около положения равновесия), и усред-
нения по пространственным объемам, много большим, чем характер-
ный размер микронеоднородностей.
Микрогетерогенность структуры влечет соответствующую микро-
гетерогенность физических и механических свойств, в частности, мо-
дуль упругости, прочность и т. д. — это локальные характеристики,
образующие в материале также случайные микронеоднородные про-
странственно-временные поля. Это приводит, например, к тому, что
в макроскопически однородном, но микроскопически неоднородном
материале появляются и с течением времени накапливаются локаль-
ные микроповреждения.
Все вышесказанное полностью относится и к полимерным мате-
риалам, а также к композиционным материалам на их основе. Более
того, развитие вынужденной эластической деформации перед фронтом
трещины создает дополнительную неоднородность различных физи-
ко-механических свойств: массовой плотности, упругости, прочно-
сти, электропроводности и др. Предельное вырождение эластической
