Отколы — это фрагменты материала, отколовшиеся от более крупного твердого тела . Они могут быть получены различными механизмами, в том числе в результате удара снаряда , коррозии , выветривания , кавитации или чрезмерного давления прокатки (как в шарикоподшипниках ) . Отколы и скалывания описывают процесс разрушения поверхности, при котором отколы отрываются.
Термины «откол» , «отщепление» и «отщепление» были приняты физиками-теоретиками ; в нейтронных рассеивающих приборах нейтроны генерируются путем бомбардировки урановой (или другой) мишени потоком атомов . Нейтроны, которые выбрасываются из мишени, называются «отщеплением».
Механическое скалывание происходит в точках контакта с высоким напряжением, например, в шарикоподшипнике . Скалывание происходит предпочтительнее бринеллирования , когда максимальное касательное напряжение возникает не на поверхности, а чуть ниже, срезая скалывание.
Одной из простейших форм механического откола является удар пластин, при котором две волны сжатия отражаются от свободных поверхностей пластин, а затем взаимодействуют, создавая область высокого растягивающего напряжения внутри одной из пластин.
Отколы также могут возникать в результате кавитации , когда жидкости подвергаются локальному низкому давлению, которое приводит к образованию пузырьков пара, как правило, в насосах, водяных турбинах, гребных винтах судов и даже в трубопроводах при некоторых условиях. Когда такие пузырьки схлопываются, локальное высокое давление может вызвать отколы на соседних поверхностях.
В противотанковой войне отколы из-за механического напряжения являются преднамеренным эффектом противотанковых снарядов с осколочно-фугасной головной частью (HESH) и многих других боеприпасов, которые могут быть недостаточно мощными, чтобы пробить броню цели. Относительно мягкая боеголовка, содержащая или изготовленная из пластичного взрывчатого вещества, расплющивается о броню танков и других бронированных боевых машин (ББМ) и взрывается, создавая ударную волну , которая проходит через броню как волна сжатия и отражается от свободной поверхности как волна растяжения, разрушая (напряжение растяжения/деформационный разрыв) металл внутри. Образующийся откол опасен для экипажа и оборудования и может привести к частичному или полному выведению из строя машины и/или ее экипажа. Многие ББМ оснащены противоосколочными подкладками внутри брони для защиты.
Кинетический бронебойный снаряд , если он может пробить броню, обычно вызывает отколы и внутри цели, что помогает уничтожить или вывести из строя транспортное средство и его экипаж. [1]
Ранним примером противотанкового оружия, специально разработанного для разрушения брони вместо ее пробития, является противотанковое ружье wz. 35 .
Раскалывание является распространенным механизмом выветривания горных пород и происходит на поверхности горных пород, когда под поверхностью имеются большие сдвиговые напряжения. Эта форма механического выветривания может быть вызвана замерзанием и оттаиванием, разгрузкой, термическим расширением и сжатием или отложением соли.
Разгрузка — это освобождение давления за счет удаления вскрыши. Когда давление быстро снижается, быстрое расширение породы вызывает высокое поверхностное напряжение и откалывание.
Выветривание при замораживании-оттаивании происходит из-за замерзания влаги внутри трещин в горной породе. При замерзании ее объем расширяется, вызывая большие силы, которые откалывают трещины от внешней поверхности. Поскольку этот цикл повторяется, внешняя поверхность многократно подвергается отслаиванию, что приводит к выветриванию.
Некоторые каменные и каменные поверхности, используемые в качестве строительных поверхностей, будут впитывать влагу на своей поверхности. При воздействии сильных морозов поверхность может отслаиваться из-за расширения воды. Этот эффект можно также наблюдать на терракотовых поверхностях (даже если они покрыты глазурью), если по краям есть вход для воды.
Отслаивание (или выветривание луковой шелухи) — это постепенное удаление сколов из-за циклического повышения и понижения температуры поверхностных слоев породы. Породы плохо проводят тепло, поэтому, когда они подвергаются воздействию экстремального тепла, внешний слой становится намного горячее, чем порода под ними, вызывая дифференциальное тепловое расширение . Это дифференциальное расширение вызывает подповерхностное напряжение сдвига, в свою очередь вызывающее откалывание. Экстремальное изменение температуры, такое как лесные пожары, также может вызвать откалывание породы. Этот механизм выветривания заставляет внешнюю поверхность породы отваливаться тонкими фрагментами, листами или хлопьями, отсюда и название «отслаивание» или выветривание луковой шелухи.
Соляной скол — это особый тип выветривания, который происходит в пористых строительных материалах , таких как кирпич, натуральный камень, плитка и бетон. Растворенная соль переносится через материал в воде и кристаллизуется внутри материала вблизи поверхности по мере испарения воды. По мере расширения кристаллов соли это создает сдвиговые напряжения, которые отрывают скол от поверхности.
При коррозии откол происходит, когда вещество ( металл или бетон ) сбрасывает крошечные частицы продуктов коррозии по мере развития коррозионной реакции. Хотя они не растворимы и не проницаемы, эти продукты коррозии не прилипают к поверхности исходного материала, образуя барьер для дальнейшей коррозии, как это происходит при пассивации . Откол происходит в результате большого изменения объема во время реакции.
В случае актинидных металлов (особенно обедненного урана, используемого в некоторых типах боеприпасов ), материал расширяется так сильно при воздействии воздуха, что тонкий слой оксида принудительно выталкивается с поверхности. Медленно окисляющаяся пробка металлического урана иногда может напоминать луковицу , подвергнутую шелушению . Однако главная опасность возникает из-за пирофорного характера актинидных металлов, которые могут самопроизвольно воспламеняться, когда их удельная площадь велика. Это свойство, наряду с присущей этим элементам токсичностью и (для некоторых в меньшей степени) радиоактивностью , делает их опасными для обращения в металлической форме на воздухе. Поэтому с ними часто обращаются в инертной атмосфере ( азот или аргон ) внутри анаэробного перчаточного бокса .
Существует два фактора, способствующих растрескиванию бетона: термическая деформация, вызванная быстрым нагревом, и внутреннее давление из-за удаления воды. Возможность предсказать влияние различных скоростей нагрева на термические напряжения и внутреннее давление при удалении воды особенно важна для промышленности и других бетонных конструкций.
Взрывные растрескивания огнеупорного бетона могут привести к серьезным проблемам. Если происходит взрывное растрескивание, снаряды разумной массы (1–10 кг) могут быть сильно выброшены на многие метры, что повлияет на безопасность и сделает огнеупорную конструкцию непригодной для эксплуатации. Затем потребуется ремонт, что приведет к значительным расходам для промышленности. [2] [ неудавшаяся проверка ]