Теория Гриффита
Механические потери в полимерах, наблюдаемые в процессах деформации и разрушения, очень существенны для понимания разрушения. В эластомерах и пластмассах, например, механические потери при разрыве образца превышают свободную поверхностную энергию поверхностей разрыва на несколько порядков. Любой процесс разрушения твердых тел сопровождается механическими потерями, учитываемыми в конечном счете рассеянной теплотой Q [5; 6; 11.9; 11.11].
Отправной точкой для развития термодинамического подхода к исследованию разрушения хрупких твердых тел послужили теория прочности Гриффита [11.12] и ряд ее модификаций на основе механики разрушения, подробный анализ которых содержится в монографиях [11.2; 11.5; 11.11; 11.13].
Теория Гриффита и большинство последующих рассматривают разрушение реальных материалов, имеющих до нагружения начальные микротрещины. Под действием приложенного растягивающего напряжения а на краях микротрещин возникает локальное перенапряжение о*, во много раз превышающее среднее напряжение, рассчитанное на все сечение образца. Гриффит рассматривал условие роста начальной поперечной трещины длиной /0 с точки зрения баланса упругой и свободной поверхностной энергии образца:
ао = х0(£а//0)1/2, (11.1)
где gq’—пороговое напряжение разрушения по Гриффиту (при g>Gq трещина растет, при g<gg— нет); Е — модуль Юнга; а — удельная свободная поверхностная энергия материала. Коэффициент хо для краевых и внутренних микротрещин и различных по форме образцов лежит в узких пределах от 0,8 до 1,3 и поэтому для оценок прочности можно принять хо—1.