Как отмечает Берри, исследования прочности полимеров разви­ваются в двух направлениях. Первое относится к механике разру­шения и к энергетическому подходу исходя из работ Гриффита и модели упругого твердого тела с микротрещиной, т. е. рассматри­ваются макроэффекты разрушения. Второе направление относится к физике (кинетике) разрушения и рассматривает молекулярно­атомные механизмы и микромеханику разрушения. На Западе предпочитают первый подход (Гриффита), в СССР — второй (Жур­кова). Рассмотрим вначале результаты первого подхода к эласто­мерам. В этих опытах исследования механики разрушения прово­дились на образцах эластомеров и резин с искусственными надре­зами. Методика испытания образцов с надрезом получила название испытания на раздир, который широко изучался в работах Ривлина и Томаса [12.1], Томаса [12.2] и других исследователей [12.3; 12.4; 82]. В процессе испытаний на раздир определялась энергия разру­шения, которая зависела от заданной скорости движения зажимов. Энергия раздира включает свободную энергию образования новых поверхностей и механические потери, причем механические потери столь велики, что превышают свободную поверхностную энергию на много порядков. Эластомер считается тем прочней, чем большие затраты работы внешних сил требуются на раздир.

Под энергией раздира понимают энергию, затрачиваемую на рост трещины единичной длины через полоску резины при толщине ее, равной единице. Энергия раздира является характеристикой материала и зависит от температуры и скорости разрастания над­реза. При малых скоростях энергия раздира мала, но все же она значительно больше, чем свободная поверхностная энергия (~10“9 Дж/м2), а при больших скоростях она велика (10“6—• — 10~5Дж/м2).

Убедительное доказательство прямой связи между энергией W, запасенной образцом (при растяжении), и рассеянной энергией AW

при разрушении приводится в работе [12.5]. Результаты выражаются формулой AW=CW2/3, где С=5-102, если ДW и W выражены в эрг/см3. /

Подробно теория раздира и экспериментальные результаты рас­смотрены в [9, гл. 9].

Ривлин и Томас, по существу, для эластомеров применили фор­мулу Гриффита в виде уравнения (11.45) Орована — Ирвина, где а* имеет смысл характеристической энергии разрушения (энергии раздира).

Как уже отмечалось, это уравнение не имеет строгого обоснова­ния, хотя и содержит определенный физический смысл. Вероятно, имеет смысл вести исследование энергии раздира в зависимости от различных факторов, с осторожностью относясь к применению фор­мулы Гриффита в виде (11.45) для расчета прочности эластомеров. Этот вывод подтверждается работой Бикки и Берри [12.6], в кото­рой произведена прямая проверка применимости критерия Гриффи­та к эластомерам. Исследовались зависимости между разрывным напряжением ор, модулем упругости Е и длиной надреза I. Было установлено, что существует зависимость ор~£//, а не ор=У£У/, как это следует по Гриффиту.

Имеется несколько работ по анализу напряжений вблизи над­реза. В одной из них [12.7] автор показал, что максимальное растя­гивающее напряжение в вершине надреза о'* = р0о/, где а' — напря­жение, рассчитанное на сечение образца без надреза, а р0= 10. Это соотношение аналогично приведенному раньше (11.12) и не согла­суется с теорией Гриффита.