2.2. Теоретическая и реальная прочность твердых тел

Способность твердого тела оказывать сопротивление разрушению от внешнего воздействия (механического, теплового и др.) называется его прочностью. При разрушении рвутся связи между частицами кристаллической структуры без изменения агрегатного состояния вещества.

Под теоретической прочностью понимается прочность твердого тела, имеющего идеальную кристаллическую структуру.

2 3 . Теория прочности

Испытания прочности материалов твердых тел проводятся обычно в стандартных условиях. В конкретных случаях расчета на прочность напряженноесостояние твердого тела может быть самым различным. Существующие теории прочности позволяют с некоторыми допущениями вести прочностные расчеты, опираясь на показатели прочности или пластичности, полученные при

стандартных испытаниях, не прибегая к специальным испытаниям в сложном напряженном состоянии.

Современные теории прочности создавались главным образом для конструкционных материалов, а поэтому в качестве предельного состояния принимается достижение предела текучести твердого тела и лишь для хрупких тел - предела прочности.

2.4. Энергетическая теория прочности

Энергетическая теория прочности основана на предположении, что разрушение или достижение пластического состояния наступает тогда, когда удельная энергия формоизменения достигает предельного значения.

Классические теории прочности применимы только для изотропных материалов с одинаковым сопротивлением разрушению или пределом текучести при одноосных испытаниях на растяжение или сжатие. Горные породы не являются

таковыми. Однако, однозначность характеристик предельного состояния, получаемая при использовании этих теорий, очень удобна при анализе напряженного состояния в твердых телах. Последнее и определило использованиетретьей и четвертой теорий прочности в механике горных пород для качественного анализа.

Теория прочности Мора.

В отличие от классических, эта теория учитывает как разные значения сопротивлений разрушению при одноосном растяжении

и сжатии, так и очевидный факт, что разрушение или состояние пластичности зависит от нормальных напряжений. Эта теория прочности широко применяется в горном деле и строительстве. Характеристикой твердого тела, согласно теории прочности Мора, является зависимость предельное значение касательных напряжений от среднего напряжения.

Глава З.НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПОРОД

3.1. Упругий гистерезис и упругое последействие

Для упругих твердых тел закон Гука выполняется лишь приближенно. В частности, модуль деформации при нагружении несколько меньше, чем при разгрузке, что в случае быстрой разгрузки обусловливает появление остаточной деформации

Это явление называется упругим гистерезисом. Однако с течением

времени остаточная деформация исчезает и твердое тело восстанавливает свои размеры. Это явление называется упругим последействием.

Явление упругого последействия и упругого гистерезиса легко объясняются с точки зрения дефектов кристаллической структуры. Напряжения в твердом теле вызывают направленное движение дислокаций и их перераспределение в соответствии с принципом получения наименьшей упругой энергии деформирования.

При быстром снятии нагрузки обратное перераспределение

дислокаций идет с быстро уменьшающимся градиентом напряжений и отстает во времени от разгрузки. Последнее проявляется как появление остаточных внутренних напряжений, а следовательно, и остаточной деформации (упругий гистерезис). С течением времени вследствие энергии внутренних напряжений

происходит перераспределений дислокаций, внутренние напряжения уменьшаются, уменьшается и остаточная деформация (упругое последействие).

Явления упругого гистерезиса и упругого последействия показывают на наличие зависимости деформации от времени, т.е. на проявление вязкостных свойств твердых тел. В этом случае модель твердого тела можно представить как комбинацию идеально упругого (тела Гука) и вязкого тел.