БСЭ. Прочность - Проявление фотографическое
Начало Вверх

ПРОЧНОСТЬ твёрдых тел, в широком смысле - свойство твёрдых тел сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимому изменению формы (пластич. деформации) под действием внешних нагрузок. В узком смысле - сопротивление разрушению.

В зависимости от материала, вида напряжённого состояния (растяжение, сжатие, изгиб и др.) и условий эксплуатации (темп-pa, время действия нагрузки и др.) в технике приняты различные меры П. (предел текучести, временное сопротивление, предел усталости и др.).

Разрушение твёрдого тела - сложный процесс, зависящий от перечисленных и мн. др. факторов, поэтому технич. меры П.- условные величины и не могут считаться исчерпывающими характеристиками.

Физическая природа прочности. П. твёрдых тел обусловлена в конечном счёте силами взаимодействия между атомами и ионами, составляющими тело. Эти силы зависят гл. обр. от взаимного расположения атомов. Напр., сила взаимодействия двух соседних атомов (если пренебречь влиянием окружающих атомов) зависит лишь от расстояний между ними (рис. 1). При равновесном расстоянии rо~10 нм (1 А) эта сила равна нулю. При меньших расстояниях сила положительна и атомы отталкиваются, при больших - притягиваются. На критич. расстоянии rк сила притяжения по абс. величине максимальна и равна Fт. Напр., если при растяжении цилиндрич. стержня с поперечным сечением So действующая сила Р, направленная вдоль его оси, такова, что приходящаяся на данную пару атомов внешняя сила превосходит макс. силу притяжения FT, то последние беспрепятственно удаляются друг от друга. Однако, чтобы тело разрушилось вдоль нек-рой поверхности, необходимо, чтобы все пары атомов, расположенные по обе стороны от рассматриваемой поверхности, испытывали силу, превосходящую FT. Напряжение, отвечающее силе Fт, наз. теоретич. прочностью на разрыв отт ~ 0,1 E, где Е- модуль Юнга). Но на опыте наблюдается разрушение при нагрузке Р*, к-рой соответствует напряжение o=P*/S, в 100-1000 раз меньшее oт. Расхождение теоретич. П. с действительной объясняется неоднородностями структуры тела (границы зёрен в поликристаллич. материале, посторонние включения и др.), из-за к-рых нагрузка Р распределяется неравномерно по сечению тела.

Рис. 1. Зависимость силы взаимодействия двух атомов от расстояния между ними.

Механизм разрушения. Зарождению микротрещин при напряжении ниже от способствуют термич. флуктуации. Если на участке поверхности S малых размеров (по значительно превышающем сечение одного атома) локальное напряжение окажется больше от, вдоль этой площадки произойдёт разрыв.

Рис. 2. Трещина Гриффита. Стрелки указывают направление растяжения; заштрихована область, в к-рой сняты напряжения.

Края разрыва разойдутся на расстояние, большее rк, на к-ром межатомные силы уже малы, и образуется трещина (рис. 2). Локальные напряжения особенно велики у края образовавшейся трещины, где происходит концентрация напряжений, причём они тем больше, чем больше её размер. Если этот размер больше нек-рого критич. rc, на атомы у края трещины действует напряжение, превосходящее от, и трещина растёт дальше по всему сечению тела с большой скоростью - наступает разрушение. rc определяется из условия, что освободившаяся при росте трещины упругая энергия материала покрывает затраты энергии на образование новой поверхности трещины: rс ~ Еy/o2 (где у - энергия единицы поверхности материала). Прежде чем возрастающее внешнее усилие достигнет необходимой для разрушения величины, отдельные группы атомов, особенно входящие в состав дефектов в кристаллах, обычно испытывают перестройки, при к-рых локальные напряжения уменьшаются ("релаксируют"). В результате происходит необратимое изменение формы тела - пластич. деформация; ей также способствуют термич. флуктуации. Разрушению всегда предшествует большая или меньшая пластич. деформация. Поэтому при оценке rcв энергию у должна быть включена работа пластич. деформации уp, к-рая обычно на неск. порядков больше истинной поверхностной энергии у. Если пластич. деформация велика не только вблизи поверхности разрушения, но и в объёме тела, то разрушение вязкое. Разрушение без заметных следов пластич. деформации наз. хрупки м. Характер разрушения проявляется в структуре поверхности излома, изучаемой фрактографией. В кристаллич. телах хрупкому разрушению отвечает скол по кристаллографич. плоскостям спайности, вязкому - слияние микропустот (на фрактограммах выявляются в виде чашечек) и скольжение. При низкой темп-ре разрушение преим. хрупкое, при высокой - вязкое. Темп-ра перехода от вязкого к хрупкому разрушению наз. критич. темп-рой хладноломкости.

Поскольку разрушение есть процесс зарождения и роста трещин, оно характеризуется скоростью или временем t от момента приложения нагрузки до момента разрыва, т. е. долговечностью материала. Исследования многих кристаллич. и аморфных тел показали, что в широком интервале темп-р Т (по абс. шкале) и напряжений o, приложенных к образцу, долговечность t при растяжении определяется соотношением

2112-4.jpg

где to - приблизительно равно периоду тепловых колебаний атомов в твёрдом теле (10-12 сек), энергия Uo близка к энергии сублимации материала, активац. объём V составляет обычно несколько тысяч атомных объёмов и зависит от структуры материала, сформировавшейся в процессе предварительной термич. и механич. обработки и во время нагружения, k = l,38 .10-16эрг/град - постоянная Больцмана. При низких темп-рах долговечность очень резко падает с ростом напряжения, так что при любых важных для практики значениях т существует почти постоянное предельное значение напряжения oо, выше к-рого образец разрушается практически мгновенно, а ниже - живёт неограниченно долго. Это значение 0о можно считать пределом прочности (см. табл.).

Время t затрачивается на ожидание термофлуктуационного зарождения микротрещин и на их рост до критич. размера rc. Когда к образцу прикладывают напряжение o, он деформируется сначала упруго, затем пластически, причём около структурных неоднородностей, имевшихся в исходном состоянии или возникших при пластич. деформации, возникают большие локальные напряжения (в кристаллах в голове заторможенных сдвигов - скоплений дислокаций), В этих местах зарождаются микротрещины. Их концентрация может быть очень большой (напр., в нек-рых ориентированных полимерах до 1015 трещин в 1 cм3). Однако при этом их размеры, определяемые масштабом структурных неоднородностей, значительно меньше rc. Трещины не растут, и тело не разрушается, пока случайно, напр. благодаря последовательному слиянию близко расположенных соседних микротрещин, одна из них не дорастёт до критич. размера. Поэтому при создании прочных материалов следует заботиться не столько о том, чтобы трещины не зарождались, сколько о том, чтобы они не росли.

Некоторые значения прочности на растяжение, oо в кгс/мм2 (1 кгс/мм2 = 10 Мн/м2)

Материалы

oо

oo

Графит (нитевидный кристалл)

2400

0,024

Сапфир (нитевидный кристалл)

1500

0,028

Железо (нитевидный кристалл)

1300

0,044

Тянутая проволока из высокоуглеродистой стали

420

0,02

Тянутая проволока из вольфрама

380

0,009

Стекловолокно

360

0,035

Мягкая сталь

60

0,003

Нейлон

50

 

Случайное распределение структурных неоднородностей по объёму образца, по размерам и по степени прочности и случайный характер термич. флуктуации приводят к разбросу значений долговечности (а также предела П. оо) при испытаниях одинаковых образцов при заданных значениях а и Г. Вероятность встретить в образце "слабое" место тем больше, чем больше его объём. Поэтому П. (разрушающее напряжение) малых образцов (напр., тонких нитей) выше, чем больших из того же материала (т. н. масштабный эффект). Участки с повышенным напряжением, где легче зарождаются микротрещины, встречаются чаще у поверхности (выступы, царапины). Поэтому полировка поверхности и защитные покрытия повышают П. Напротив, в агрессивных средах П. понижена.

Меры повышения прочности. При создании высокопрочных материалов стремятся в первую очередь повысить сопротивление пластич. деформации. В кристаллич. телах это достигается либо за счёт снижения плотности дефектов (П. нитевидных кристаллов, лишённых подвижных дислокаций, достигает теоретической), либо за счёт предельно большой плотности дислокаций в мелкодисперсном материале. Второе требование - большое сопротивление разрушению - сводится к выбору материала с высокой теоретич. П. от = 0,1 Е. Создать материалы с модулем Юнга Е, превышающим максимальные встречающиеся в природе значения, можно искусственно, путем применения высоких давлений; однако в этом направлении делаются лишь первые шаги. Большие значения от затрудняют зарождение микротрещин. Чтобы предотвратить их рост, материал должен быть достаточно пластичным. Тогда у вершины трещины необходимые для её роста высокие напряжения рассасываются за счёт пластич. деформации. Сочетание высокой П. и пластичности достигается в сплавах термомеханич. обработкой, в композитах - подбором материала волокон и матрицы, объёмной доли и размера волокон. Трещина, возникшая в прочной (обычно хрупкой) фазе сплава или в волокне композита, останавливается у границы с пластичной матрицей. Поэтому важной характеристикой высокопрочных материалов является сопротивление распространению трещины, или вязкость разрушения. При механич. измельчении материалов требуется пониженная П. Она достигается воздействием поверхностно-активных сред (органические вещества, вода).

Лит.: Разрушение, пер. с англ., под ред. А. Ю. Ишлинского, т. 1, М., 1973; Работнов Ю. Н., Сопротивление материалов, М., 1962; Гуль В. Е., Структура и прочность полимеров, 2 изд., М., 1971; Механические свойства новых материалов, пер. с англ., под ред. Г. И. Баренблатта, М., 1966; Инденбом В. Л., Орлов А. Н., Проблема разрушения в физике прочности, "Проблемы прочности", 1970, № 12, с. 3; Регель В. Р., Слуцкер А. И., Томашевский Э. Е., Кинетическая природа прочности твердых тел, М., 1974.

Л. Н. Орлов.

ПРОШИВКА в металлообработке, 1) операция при ковке и штамповке поковок, осуществляемая на кузнечных прессах и молотах для получения в теле поковки отверстия (сквозная П.) или углубления (несквозная П.) путём вдавливания в неё сплошного или полого прошивня или пуансона. П. может использоваться также как подготовительная операция для последующей раскатки или протяжки заготовки на оправке, для предварительной намётки сквозного отверстия, получающегося при последующей просечке (иногда просечку наз. П.). 2) Операция, осуществляемая в штампах для удаления прошивным пуансоном с острыми кромками внутр. заусенца (плёнки), остающегося у штампуемых поковок при намётке в них сквозного отверстия. 3) Операция в производстве бесшовных труб (см. Трубопрокатное производство), осуществляемая на прессах с использованием прошивной иглы и на прошивных станах с использованием оправки для получения пустотелых гильз из слитков или заготовок.

ПРОШИВНОЙ СТАН, прокатный стан для прошивки металлич. заготовок и слитков; входит в состав трубопрокатного агрегата.

ПРОШЛЫЙ ТРУД, см. Труд.

ПРОШЛЯКОВ Алексей Иванович [5(18).2.1901, с. Голенищево, ныне Сапожковского р-на Рязанской обл.,-12.12. 1973, Москва], советский военачальник, маршал инж. войск (1961), Герой Сов. Союза (29.5.1945). Чл. КПСС с 1921. Род. в семье рабочего. В Красной Армии с 1920. Окончил курсы усовершенствования комсостава (1931 и 1938), Высшие академич. курсы при Военной академии Генштаба (1951). Во время Великой Отечеств. войны 1941-45 в действующей армии в должностях нач. инж. войск армии на Зап. фронте, зам. начальника инж. управления Центрального и Брянского фронтов (1941), зам. командующего - нач. инж. войск Юж., Сталинградского, Донского, Центр., Белорус. и 1-го Белорус. фронтов (1942-45). После войны нач. инж. войск - зам. главкома группой войск (1945-50), нач. управления боевой подготовки инж. войск Сов. Армии (1951-52), нач. инж. войск Мин-ва обороны СССР (1952-65). С февр. 1965 воен. инспектор-советник группы ген. инспекторов Мин-ва обороны СССР. Награждён 3 орденами Ленина, 3 орденами Красного Знамени, орденами Кутузова 1-й степени, Суворова 2-й степени, Отечественной войны 1-й степени, 2 орденами Красной Звезды и медалями, а также 7 иностр. орденами.

ПРОШЬЯН, Прошян Прош Перчевич (1883, с. Аштарак, ныне Разданского р-на Арм. ССР,- 16.12.1918, Москва), русский политич. деятель. Сын арм. писателя П. Прошяна. Будучи студентом Новороссийского ун-та (Одесса), вступил в партию эсеров. В 1905 за участие в попытке освобождения политич. заключённых был приговорён к 6 годам каторги, к-рую отбывал в Вост. Сибири. Выйдя на поселение, бежал, был пойман и вновь в 1913 сослан в Сибирь, откуда бежал за границу. Во время 1-й мировой войны 1914-18 вёл интернационалистич. пропаганду. Вернулся в Россию после Февр. революции 1917. Примкнул к левому крылу партии эсеров. Боролся против оборонческой позиции эсеровского ЦК, за что дважды в 1917 исключался из этой партии. Выступал за союз с большевиками, участвовал в Окт. вооруж. восстании в Петрограде. На 2-м Всеросс. съезде Советов был избран чл. ВЦИК. П. был одним из организаторов партии левых эсеров, чл. её ЦК. В дек. 1917 вошёл в состав СНК (нарком почт и телеграфа). Как противник Брестского мира 1918, вышел в марте 1918 из СНК вместе с др. левыми эсерами. П. был в числе руководителей левоэсеровского мятежа 1918, после подавления к-рого ушёл в подполье. 27 нояб. 1918 заочно приговорён революц. трибуналом к 3 годам тюрьмы. Умер от тифа. Оценку деятельности П. дал В. И. Ленин в ст. "Памяти тов. Прошьяна" (Полн. собр. соч., 5 изд., т. 37, с. 384-85).

ПРОШЯН Перч (псевд.; наст. имя Ованес Степанович Тер-Аракелян) [3(15).6.1837, с. Аштарак, ныне Разданского р-на, - 23.11(6.12).1907, Баку; похоронен в Тбилиси], армянский писатель и педагог. В 1855 окончил семинарию Нерсисян в Тбилиси. Учительствовал. В 1861 основал первую арм. женскую школу. Печатался с 1859. Один из основателей арм. театра в Тбилиси (1863), автор пьесы "Агаси" (1863; по мотивам романа X. Абовяна "Раны Армении"). В 1860 опубл. социально-бытовой роман "Сос и Вардитер". В историч. романах "Яблоко раздора" (1878), "Начало родовых мук" (1892) и др. изображена нац.-освободит. борьба арм. народа. В романах "Из-за хлеба" (1880, рус. пер. 1955), "Мироеды" (1889) и др. П. показал горькую судьбу тружеников. Переводил на арм. яз. соч. Л. Н. Толстого, А. Н. Островского, Ч. Диккенса. Собр. соч. П. в 7 томах выпущено в 1962-64.

Лит.: Налбандян М., Критика..., в кн.: Избр. философские и общественно-политич. произведения, М., 1954; Бабаян А., Перч Прошян, Ер., 1962 (на арм. яз.); Манукян С. А., Перч Прошян. Жизнь и деятельность, Ер., 1964 (на арм. яз.).

ПРОЩЕННИКИ, категория феодально-зависимого населения Др. Руси. Упомянуты в памятниках др.-рус. церк. права. П., вероятнее всего, бывшие холопы, получившие "прощение" (свободу) с условием - работать на церк. землях. Зависели в суд. отношении от епископа и были обязаны уплачивать ему феод. ренту. В памятниках переводной лит-ры термин "П." употребляется для обозначения вольноотпущенников.

ПРОЯВИТЕЛИ ФОТОГРАФИЧЕСКИЕ, составы, применяемые для превращения скрытого фотографического изображения, получающегося при действии света или др. излучения на светочувствит. кино- и фотоматериалы, в видимое. П. ф. для обычного, т. н. хим., проявления (см. Проявление фотографическое) галогенидосеребряных светочувствит. материалов представляют собой водные растворы (иногда водно-спиртовые растворы, пасты и др.) следующего состава: проявляющее вещество; ускоряющее вещество (создающие щелочную реакцию раствора сода, бура, реже едкая щёлочь и др. вещества); сохраняющее вещество (практически только сульфит натрия) и противовуалирующее вещество (бромид калия, бензотриазол).

Проявляющее вещество восстанавливает галогенид серебра на экспонированных участках светочувствит. слоя до металлич. серебра. Свойства П. ф. определяются гл. обр. природой проявляющего вещества. Поскольку проявляющие вещества работоспособны обычно в щелочной среде, П. ф. содержат щёлочи, к-рые создают и поддерживают требуемое значение водородного показателя (рН) и тем самым ускоряют процесс проявления. П. ф., содержащие едкую щёлочь, обычно характеризуются значениями рН 12-13, соду и поташ - 10-11, буру - 8-9. Особенно энергичны П. ф. с едкой щёлочью, но они быстро теряют активность в процессе проявления. Сохраняющее вещество (консервант) предохраняет П. ф. от быстрого окисления кислородом воздуха, а также регенерирует активность проявляющего вещества. Противовуалирующее вещество препятствует быстрому росту вуали фотографической в процессе проявления.

П. ф. общего назначения содержат указанные вещества в след. количествах (в молях на 1 л раствора): проявляющее вещество 0,03 карбонат натрия или калия 0,2-0,3 сульфит натрия 0,2 бромид калия 0,004-0,04.

В состав П. ф. могут входить и др. вещества: Na2SO4 - предотвращает размягчение эмульсионного слоя при высокотемпературном проявлении; полиэтиленгликоль - повышает скорость проявления; растворители галогенидов серебра (напр., роданид калия) - для снижения зернистости; различные смачиватели - для равномерности действия проявителя; и т. д.

Кроме П. ф. общего назначения, существуют специальные проявители, напр.: мелкозернистые и выравнивающие (низкая щёлочность, повышенное содержание сульфита натрия); быстрые и сверхбыстрые (высокая щёлочность, повышенное содержание всех компонентов); работающие при высоких и низких темп-рах.

П. ф. для проявления многослойных цветных кино- и фотоматериалов имеют тот же принципиальный состав, но в качестве проявляющего вещества содержат производные парафенилендиамина.

А. И. Прошляков. М. И. Прудкин.

П. ф. для т. и. физического проявления содержат проявляющее вещество, сульфит натрия и растворимую соль серебра (обычно AgNOO3). В процессе проявления AgNO3 восстанавливается до мелкодисперсного порошка металлич. серебра, к-рое избирательно осаждается на экспонированные участки светочувствит. слоя. Полученное изображение обладает тонкой структурой зерна и малыми оптич. плотностями.

Лит..: Микулин В. П., Фотографический рецептурный справочник, 4 изд., М., 1972. См. также лит. при ст. Проявление фотографическое.

В. И. Шеберстов.

ПРОЯВЛЕНИЕ ФОТОГРАФИЧЕСКОЕ, превращение скрытого фотографического изображения, возникшего в светочувствит. слое кино- и фотоматериалов под действием света или др. излучения, в видимое. При П. ф. самых распространённых галогенидосеребряных светочувствит. материалов ионы серебра под действием проявителя фотографического восстанавливаются до металлич. серебра. Принято различать два типа П. ф. этих материалов: "химическое" и "физическое" (названия условны). При "химическом" проявлении серебро восстанавливается из галогенидов серебра эмульсионных кристаллов светочувствит. слоя; при "физическом" проявлении - из растворимой соли серебра (обычно AgNO3), входящей в состав проявителя. При "химическом" П. ф. органич. проявляющим веществом процесс проявления может быть приближённо изображён (на примере гидрохинонового проявления) суммарным уравнением:
2112-5.jpg

(проявление цветных светочувствит. материалов происходит неск. иначе). В процессе П. ф. расходуются проявляющее вещество, сульфит натрия и щёлочь проявителя. Одновременно в проявителе накапливаются ионы брома, тормозящие процесс. П. ф.- избирательный процесс, скорость к-рого на экспонированных участках светочувствит. слоя значительно выше, чем на неэкспонированных. Разница в скоростях объясняется наличием в экспонированных эмульсионных зёрнах галогенида серебра зародышей металлич. серебра, выполняющих роль гетерогенного катализатора процесса проявления. В результате этого за время нахождения светочувствит. материала в проявителе полностью проявляются эмульсионные зёрна, содержащие такие зародыши, а не содержащие их остаются непроявленными.

В случае "физического" проявления зародыши металлич. серебра в светочувствит. слое также служат катализатором восстановления нитрата серебра проявителя. Один из вариантов "физич." проявления заключается в следующем: экспонированный светочувствит. материал подвергают фиксированию фотографическому, в результате чего в нём остаются только зародыши металлич. серебра. После погружения отфиксированного материала в проявитель нитрат серебра последнего восстанавливается до металлич. серебра, к-рое кристаллизуется на зародышах. Описанный метод позволяет получить изображение с чрезвычайно тонкой структурой зерна. "Физическое" проявление применяется гл. обр. для технич. целей.

Лит.: Шеберстов В. И., Химия проявителей и проявления, 2 изд., [M.], 1941; Кириллов Н. И., Основы процессов обработки светочувствительных материалов, М., 1954; Ляликов К. С., Теория фотографических процессов, М., 1960; Шашлов Б. А., Шеберстов В. И., Теория фотографического процесса, М., 1965; Блюмберг И. Б., Технология обработки фотокиноматериалов, 2 изд., М., 1967; Миз К. Джеймс Т., Теория фотографического процесса, пер. с англ., Л., 1973.

В. И. Шеберстов.

Яндекс.Метрика

© (составление) libelli.ru 2003-2017