7
Кинетика зарождения локальных микродефектов при квазихрупком разрушении
Вблизи коллапса в эластической зоне возникает система сквозных
микротрещин-каналов, пронизывающих ее объем и растущих навстре-
чу главной трещине. Возникновение вторичных микротрещин обеспе-
чивает переход от локальной связности микроразрывов внутри дырок
к глобальной и приводит к появлению так называемого бесконечного
кластера. Описанная картина постепенного распада и коллапса эла-
стической зоны подтверждается наблюдениями акустической эмиссии
и прямыми фактографическими наблюдениями.
Механизм распада слабых узлов несущего каркаса.
Все элемен-
ты микроструктуры материала находятся в состоянии постоянного
теплового движения, интенсивность которого характеризуется темпе-
ратурой. Тепловые флуктуации — это спонтанные, случайные в про-
странстве и во времени выбросы энергии этого движения (подробно
об этом в работе [3]). Результатом некоторых таких флуктуаций может
быть разрыв межчастичных связей (а также их рекомбинация). В от-
сутствие внешнего поля между актами разрыва и рекомбинации уста-
навливается термодинамическое (т. е. статистическое) равновесие. Во
внешнем поле напряжений (механического или термического проис-
хождения), которое воспринимают элементы несущего каркаса, пре-
имущество получают элементарные акты разрыва несущих элементов
каркаса. Они происходят с разной интенсивностью в различных участ-
ках каркаса, но прежде всего в его слабых узлах. Элементарные акты
разрыва несущих элементов в этих узлах постепенно накапливаются
и, в конце концов, узел распадается, и на его месте образуется микро-
полость (дырка). Таким образом, возникновение дырок в эластической
зоне связано с термофлуктуационным распадом узлов несущего кар-
каса. Дырка на месте такого узла — это конечный результат многих
актов разрыва и рекомбинации несущих элементов этого узла.
При каждом элементарном акте разрыва или рекомбинации в напря-
женном материале изменяется деформация в месте происшествия и со-
вершается силами упругих напряжений работа. Пусть в некоторой точ-
ке
М
произошел элементарный акт разрыва. В этом месте изменилось
деформационное состояние (изменился тензор деформации), а именно
возникла добавочная деформация типа растяжения. Эта деформация
локализована в малой окрестности точки
М
. По мере удаления от этой
точки возмущение поля деформаций затухает, так что существует ра-
диус зоны возмущения и ее объем. Обозначим его как
( )
0
.
M
+
ν
Именно
в этом объеме и сосредоточена добавочная элементарная работа упру-
гих сил, связанная с возмущением деформационного поля. Обозначим
ее как
