§ 2. Теоретическая прочность

Расчет теоретической прочности кристаллических материалов на разрыв в принципе не отличается от того расчета теоретического сопротивления сдвигу, который был впервые выполнен Я. И. Френкелем. Если принять, что разрушение наступает в результате одновременного разрыва всех межатомных связей перпендикулярно какой-либо атомной плоскости кристалла, то для этого потребуется напряжение того же порядка, что модуль Юнга Е (аналогично касательное напряжение, вызывающее сдвиг в модели одновременного смещения атомов, - одного порядка с модулем сдвига G). Действительно, различные оценки дают значения теоретической прочности Е/5 ÷ Е/10. Напомним, что железо - "фундамент цивилизации" - и сталь имеют модуль Юнга ∼ 2·10⁵ МПа, а значит их прочность должна была бы достигать нескольких десятков тысяч мегапаскалей. Увы, реальная прочность оказывается на 2 - 3 порядка меньше этой величины.

Как и при анализе причин низкого сопротивления металлов пластической деформации, мы вынуждены признать несостоятельность модели одновременного разрыва межатомных связей и искать механизм последовательного развития разрушения вдоль будущей поверхности излома. Тут и приходит "на помощь" трещина, точнее - ее способность концентрировать напряжение у своей вершины.