WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 |

«Редакционный комментарий1 : ПРОФЕССОР ЕВГЕНИЙ МИХАЙЛОВИЧ МОРОЗОВ (к восьмидесятилетию со дня рождения) Механика разрушения в России берет свое начало от работ А.Ф. Иоффе ...»

-- [ Страница 1 ] --

54 Вестник СамГУ Естественнонаучная серия. 2007. №9/1(59).

Редакционный комментарий1 :

ПРОФЕССОР ЕВГЕНИЙ МИХАЙЛОВИЧ МОРОЗОВ

(к восьмидесятилетию со дня рождения)

Механика разрушения в России берет свое начало от работ А.Ф. Иоффе по

влиянию трещин на прочность твердых тел. Он установил, что после растворе

ния в горячей воде слоя с поверхностными трещинами кристаллов каменной соли их прочность резко возрастала и приближалась к теоретической прочности. Явле ние увеличения прочности хрупких тел при удалении поверхностных трещин, за счет растворения в воде или кислотах дефектного поверхностного слоя, получи ло название ”эффект Иоффе” 2. Исследования русского физика были проведены в тот же период времени (1924 г.), что и фундаментальные работы английского уче ного А. Гриффитса (A.A. Grith)3. Как известно, одним из важных результатов А. Гриффитса стал сформулированный им критерий разрушения тела с трещи ной, согласно которому рост трещины должен быть энергетически выгодным (с точки зрения расходования энергии) процессом.

Условие развития прямолинейной трещины в пластине (”the condition that crack may extend”) А. Гриффитс сформулировал в виде следующего уравнения энергетического баланса:

(1) (W ) = 0, l где W потенциальная энергия деформации пластины, поверхностная энергия тела, l полудлина трещины. В этом случае условие разрушения можно записать в форме неравенства W (2).

l l Условие (2) и представляет суть подхода А. Гриффитса: трещина в твердом теле будет развиваться во время его нагружения, если скорость освобождения потенциальной энергии деформации будет не меньше скорости возрастания по верхностной энергии тела в результате образования новых свободных участков его поверхности.

Поверхностная энергия для пластины единичной толщины имеет вид (3) = 4l, Представлен доктором физико-математических наук, профессором Ю.Н. Радаевым (radayev@ssu.samara.ru). Редакция журнала благодарит В.М. Пестрикова (vpest@mail.ru) за предоставленные материалы.

2 Иоффе, А.Ф. Деформация и прочность кристаллов / А.Ф. Иоффе, М.В. Кирпичева, М.А. Левицкая // ЖРФХО. – 1924. – Т. 56. – В. 5–6. – С. 489–503.

Grith, A.A. The phenomena of rupture and ow in solids / A.A Grith // Phil. Trans.

Roy. Soc. Ser. A. – 1920. – V. 221. – №2. – P. 163–198; Grith, A.A. The theory of rupture / A.A. Grith // Proc. First Int. Congr. Appl. Mech. Delft. – 1924. – P. 55-63. Первая из указанных работ воспроизводится также в известной энциклопедии: Fracture: A Topical Encyclopedia of Current Knowledge. Ed. by G.P. Cherepanov. – Malabar, Florida: Krieger Publishing Company, 1998. – P. 452-475.

Профессор Евгений Михайлович Морозов где поверхностная энергия разрушения (в расчете не единицу площади). За метим, что в работе А. Гриффитса величина называется ”поверхностное натяже ние материала” (the surface tension of the material) и выражена в англ. единицах измерения фунт/дюйм.

Другим заметным научным результатом русских ученых в области механики разрушения твердых тел с дефектами, в контексте мировой науки, стала работа И.В. Обреимова о расщеплении слюды, изданная в 1930 г. на английском языке в журнале ”Proceedings of the Royal Society of London”. Эта работа была пред ставлена в журнал П.Л. Капицей. Важность работы И.В. Обреимова заключается в том, что он построил теорию роста трещины, базирующуюся на методах сопро тивления материалов, в частности теории изгиба балки4. Заметим, что решение задачи И.В. Обреимова с использованием понятия коэффициента интенсивности напряжений было получено Е.М. Морозовым и В.М. Пестриковым (см. [14]) в ви де 1/ J 1/ 3E (4), l= Kc 2b где l длина отщепляемой полоски (трещины), b ширина полоски, отщепляемой от поверхности тела клином толщиной, E модуль Юнга, J момент инерции сечения полоски относительно ее нейтрального слоя, Kc критическое значение коэффициента интенсивности напряжений.

После упомянутых научных результатов в течение долгих 20 лет особого на учного интереса к проблемам механики разрушения твердых тел с трещинами в нашей стране не проявлялось. Однако необходимость создания ракетного щита нашей страны в конце 50-х годов XX века потребовала новых подходов к проч ностным расчетам корпусов ракет. Именно в это время (в 1949 г.) закончил само летостроительный факультет Московского авиационного института Евгений Ми хайлович Морозов. По распределению его направили в научно-исследовательский институт НИИ-88 в Подлипках (ныне г. Королев) под Москвой, который впослед ствии стал КБ С.П. Королева. Тогда в НИИ-88 шли интенсивные разработки оте чественной баллистической ракеты Р5, которая являлась дальнейшим развитием немецких незавершенных исследований с ракетами земля воздух ”Вассерфаль” (ласточка) и ”Шметтерлинк” (воробей).

Ракеты Р5 (индекс 8К51) разрабатывались специально для системы ПВО Москвы. Решение о создании этой системы было принято правительством в ав густе 1950 г. Тогда же руководитель СССР И.В. Сталин поставил задачу сделать оборону Москвы такой, чтобы через нее не мог проникнуть ни один самолет. Со здание непроницаемой московской системы ПВО, наряду с атомным оружием и средствами его доставки баллистическими ракетами, стало одной из важнейших государственных оборонных задач того времени. Эта ракета относилась к жид костным одноступенчатым баллистическим ракетам средней дальности (БРСД) наземного базирования (по классификации НАТО SS-3 Shyster).



Молодому выпускнику МАИ поручили прочностные расчеты элементов кон струкции ракеты Р5: цилиндр корпуса, крылья, баки, фланцы, опоры стартовых ускорителей и рулевые машинки. Исходных данных для проведения расчетов ока залось мало. Это были в основном экспериментальные данные по нагрузкам, по 4 Obreimo, J.W. The Splitting Strength of Mica / J.W. Obreimo // Proceedings of the Royal Society of London. Ser. A. – 1930. – V. CXXVII. – No. 804. – P. 290–297. (Имеется перевод на русский язык в кн.: Обреимов, И.В. Избранные труды / И.В. Обреимов. – М.: Наука, 1997. – 316 с.) лученные баллистиками, а также справочные материалы по свойствам материа лов. Все это подтолкнуло молодого конструктора начать самостоятельные иссле дования с целью получения недостающих данных для прочностных расчетов. Для нахождения научных подходов в определении расчетных нагрузок ему часто при ходилось проводить время в Ленинской библиотеке, искать сведения о распреде лении скорости ветра с высотой и другие необходимые данные. После некоторого периода самообразования ему доверили конструировать крылья, рулевые машин ки, механическую проводку к элементам управления (интерцепторы, рули) и мо дели для продувок. При конструировании крыльев для повышения их жесткости он исследовал возможность полного заполнения внутренности крыла легкими по лимерами, новыми для того времени материалами.

Работая целеустремленно и творчески над механическими расчетами элемен тов ракеты Р5, он не ограничивался в своих исследованиях в то время известны ми теориями расчетов, а искал новые нетривиальные подходы. Тогда он впервые познакомился с теорией механики разрушения твердого тела с трещинами, пред ложенной А.А. Гриффитсом. Однако в тот момент ему не удалось разработать подходы для учета дефектов типа трещин в элементах конструкций при практи ческих методах расчетов бездефектных тел. Это ему удалось сделать несколько позже, что и принесло ему признание в науке о трещиностойкости конструкций.

Во время работы в НИИ Евгений Михайлович решает связать свою жизнь с наукой и поступает в 1951 г. в аспирантуру Московского инженерно-физического института (МИФИ), где его научным руководителем становится известный ученый в области материаловедения и конструкционной прочности, профессор Яков Бо рисович Фридман. Его перу принадлежит известная монография ”Механические свойства металлов” в 2-х частях, которая выдержала три издания, а за второе издание, появившееся в 1952 г., Я.Б. Фридман получил Государственную премию СССР5.

С момента поступления в аспирантуру Е.М. Морозов начинает целенаправлен но заниматься механикой разрушения, которая тогда еще даже не имела такого названия. Оно появилось в отечественной литературе позднее, после работ аме риканского ученого Дж.Р. Ирвина (G.R. Irwin). Механикой разрушения с позиций распространения трещин в то время занимались лишь немногие ученые и поэтому Е.М. Морозова по праву можно считать одним из пионеров в развитии механики разрушения в СССР.

В 1954 г. Е.М. Морозов успешно защищает в МИФИ кандидатскую диссерта цию на тему ”Изучение и пути повышения статической прочности составных эле ментов конструкций” и ему присуждается ученая степень кандидата технических наук. Молодого ученого, только что окончившего аспирантуру, принимают на ра боту ассистентом кафедры сопротивления материалов Московского авиационного института.

Несмотря на то, что Евгений Михайлович работал в МАИ, он по-прежнему принимал участие в научных семинарах кафедры Я.Б. Фридмана в МИФИ. Благо даря таким выдающимся ученым, как Я.Б. Фридман и Б.А. Дроздовский, в России сформировалось новое научное направление, связанное с механикой разрушения твердых тел с трещинами (вопреки почти всеобщему непониманию этой проблемы даже многими известными учеными того времени). Я.Б. Фридман называл Бориса Александровича Дроздовского (который тогда был научным сотрудником ВИАМ) 5 Фридман, Я.Б. Механические свойства металлов / Я.Б. Фридман. – 2-е изд. – М.: Оборонгиз, 1952. – 556 с. Первое издание относится к 1946 г.

”философом прочности”. В 1960 г. была издана первая в России книга по трещи ностойкости материалов, авторами ее были Б.А. Дроздовский и Я.Б. Фридман6.

В 1958 г. Евгений Михайлович возвращается в МИФИ на должность доцента кафедры, руководимой Я.Б. Фридманом. В журнале ”Научные доклады высшей школы. Машиностроение и приборостроение” №2 за 1958 г. выходит его статья (совместно с Я.Б. Фридманом) под названием ”Расчет сопротивления хрупкому разрушению всесторонне растянутого диска”. Эта статья появилась на следую щий год после известной работы Дж. Ирвина о связи начала роста трещины с критическим значением коэффициента интенсивности напряжений7. Статья аме риканского ученого стала своеобразным толчком к началу широких исследований в области механики разрушения в различных странах мира8. Быстрыми темпами развивалась механика разрушения в СССР. Об этом можно судить об огромном количестве публикаций, обзор которых выполнен в статье: Партон, В.З. Механи ка разрушения / В.З. Партон, Г.П. Черепанов // Механика в СССР за 50 лет. Т.

3. Механика деформируемого твердого тела. – М.: Наука, 1972. – С. 365-467.

В этот период времени Евгений Михайлович пытается привести многие свои мысли и соображения по механике трещин в законченную форму и разработать общие подходы к разрушению твердого тела с трещиной. Эти исследования полу чают дополнительный стимул в многочисленных и плодотворных беседах с извест ным специалистом по вариационным принципам в физике и механике Львом Со ломоновичем Полаком9, а также в постоянном общении с проф. Я.Б. Фридманом (часто оно происходило в его домашнем кабинете). Л.С. Полак тогда работал за ведующим лабораторией в Институте нефтехимического синтеза АН СССР. Он был учеником академика А.Н. Крылова, который настолько высоко его ценил, что когда он был у него научным сотрудником, то предложил ему работать в своем служебном кабинете и пользоваться своей личной библиотекой.



Pages:     || 2 | 3 |