Главная » Просмотр файлов » Модельные представления процесса хрупкого разрушения полимеров в механических и температурных полях

Модельные представления процесса хрупкого разрушения полимеров в механических и температурных полях (1090785), страница 6

Файл №1090785 Модельные представления процесса хрупкого разрушения полимеров в механических и температурных полях (Модельные представления процесса хрупкого разрушения полимеров в механических и температурных полях) 6 страницаМодельные представления процесса хрупкого разрушения полимеров в механических и температурных полях (1090785) страница 62018-01-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

4.1Диаграмма нрочностных состояний ПММА для поверхностной трещины: 1 - зависимостьо'о (lg /о); 2 - зависимость стд (lg /о); 3 - зависимость а^ (lg /^).Приведенная диаграмма раскрывает степень опасности поверхностного дефекта призаданном уровне внешней нагрузки и дает классификацию начальных поверх1юстныхдефектов /д образующих области: I - субмикросконические трещины (областьбезопасных напряжений, где разрушение не происходит, скорость трещины v=0); II микротрещины (область термофлуктуационного разрушения со скоростью v=dl/dP>0);III - микротрещиныскоростью(область атермического механизма разрушения с ностояннойVK (3.1), нрактически не зависящей от напряжения и температуры).

Как36следует из диаграммы, для заданного уровня напряжения имеется целая область малыхмикротрещип, скорость роста которых будет равна нулю, то есть в полимерах имеетсянабор безопасныхмикротрещин, С повьппепием уровня напряжения областьбезопасных микротрещин сужается. Приведенные кривые позволили сделать вьшоды:во-первых, пороговое напряжение Гриффита практически совпадает с безопасным (TQ,которое но терминологии авторов[83]в последниегодысталиназыватьквазибезопасньш, а именно напряжением, которое характеризует резкий подъемкривой долговечности в сторону сколь угодно больших значений; во-вторых, сгс неимеет отношения к критерию атермического разрушениясг^ (12.1), которое напорядок больше. В то же время, как следует из термофлуктуационной теории, переходк атермическому механизму разрушения происходит раньше, чем достигается а/^ (рис.5.1).IgT(c)24168Оi<Уф200 а, МПа8Рис.

5.1Изотерма долговечтюсти пленки ПММА при 293 К и сго=16,7 МПа (сплошная линиятеоретическая, точки - экспериментальные значения [83].37Изотерма долговеч1юсти, представленная на рис 5.1 свидетельствует о том, чторазрушение материала возможно и в области напряжений, лежащей левее порогаГриффита. Такое поведение средней долговечности в области малых напряженийуказьшает на отсутствие отлич1юго от нулярастягивающего напряжения, котороеможно было бы считать безопаспым для данного материала.

Это согласуется и совторым началом термодинамики, по которому неравновесная система (каковой иявляется образец, растягиваемый внешним напряжением) рано или поздно обязательноперейдет в состояние равновесия. Применительно к процессу разрушения полимеровэто означает, что растягиваемый внешним напряжением (<т >0) образец обязательноразрушится. На это же указьшает и полученная в [83] асимптотика для долговечности вобласти малых напряжений(13.1)где Л - составляющая флуктуационного объема [83]. Остальные параметры раскрытывьнне.В главе 3 мы исследуем энергетический критерий Гриффита для круговойтрешины и ностроим аналогичную диаграмму(см. рис.

4.1), раскрывающуюбезонасный характер величины ас, •1.3. Температурио-временная зависимость прочности.В основу кинетической термофлуктуационной теории кладется уравнениевременной зависимости прочности Журкова:где TQ,Uo,y - материальные константы [2]. Uo - энергия активации процессаразрушения, то естъ энергия, необходимая для разрыва одной химической связи, к -38постоянная Больцмапа; Т - температура опыта; а - растягивающее папряжепие, / структурно-чувствительный коэффициент, при этом y = V Р.На рис.

6.1 представлены графикизависимости долговечности различныхполимерных материалов от приложеппой растягивающей нагрузки при комнатнойтемпературе.600200Рис. 6.1Долговеч1юсть различных полимеров под пагрузкои при комнатной температуре: 1 оргапическое стекло; 2 - полистирол; 3 - полихлорвинил (волоюю); 4 - вискозноеволокно; 5 - капроновое волокно; 6 - полипропилен (волок1ю).Материальные константы TQ,Uo,y можно считать постоянными в некотороминтервале напряжений и температур, соответствующих определеппому механизмуразрушения.

При исследовании зависимости (14.1) в широком интервале температур,включающем температуру хрупкости Гхр, сказьшается ее влияпие па релаксационные иреологические свойства материалов, что, в свою очередь,оказывает влияние на39характер и механизмы разрушения (хрункое, квазихрупкое и нехрупкое; разрывдлинных или коротких цепей, различный характер предразрывных деформаций и т. д.)С ростом температуры наблюдается заметное уменьшение энергии активации Uo иизменение структурно-чувствительного коэффициента у [25,112,113].Рассмотрим подробнее вопрос о пределах применимости уравнения (14.1).

Доисследования в работах [31, 83] 90-х годов прошлого столетия считалось, что нижнейграницей применимости уравнения (14.1) является безопасное напряжение оь, верхней(максимальной) -критическое<Тк [58]. Вопрос о существованиибезопасногонапряжения считался дискуссионным на протяжении многих десятков лет.

Некоторымкосвенным доказательством существования величины оь явилась серия экспериментовно длительной прочности lgz'(o; 7) в области малых напряжений, гдеотмечалсяподъем кривой логарифмической долговечности в область сколь угодно большихзначений.Втожевремя эти эксперименты напрямуюненодтверждалиасимптотический характер существования оо. И тем не менее считаем полезнымрассмотреть эти экспериментальные результаты [115-119].Так, в области малыхзначений а (рис. 7.1, а) для хрупкого состояпия, при которомдеформационныепроцессы в полимерах слабо выражены, наблюдалось отклонение зависимости \gT(cT,T)от линейной, и резкий подъем кривой долговеч1юсти. Отсюда делался вьшод, чтокривая асимптотически приближаетсяк вертикалист =(То, соответствующейбезопасному напряжению:lim lgr(o-,r) = -H»,(15.1)О -50тюоаzoo5ш б,Рис.

7.1.Температурно-временная зависимость прочности: а -неорганическое стекло при 293 К;б - полиэтилен (ориентированный) при 323 К.При квазихрупком разрушении наблюдалось более плавное отклонение (рис. 7.1, б),что связано с релаксационными свойствами полимеров. Однако, и в этом случае, помнению автора[76], имеет место условие (15.1). Хотя мож1ю предположить, чтохарактер кривой на рис. 7.1, б больше соответствовал бы асимптотике (13.1).В области больших напряжепий (а>ак ) экспериментально наблюдался переход кпредельному значению г*, связанный с существованием максимальной скорости ростатрещины разрушения v^. Керкгофом [120] было показа1Ю стремление скорости ростатрешины разрушения в области больших напряжений к ностоянному значениюVK= const.

Опыты, проведенные на стекле и канифоли [121], ноказали, что v^ независит от темнературы и, практически, от напряжений, то есть является величиной41атермической. При ширине образца L в несколько мм и характерной для полимероввеличине v^^ =(700-800) м/с величина Г^ составляет 10"^-10'^ с.участка Igr,^ = const приСуществованиетеоретически было предсказано [122] и позжеэкспериментально подтверждено [116-118]. На графике lgr(cr, 7) это соответствуетзагибу кривой в сторону постоянных значений долговечности, что связано с переходомк атермическому механизму разрушения (рис. 8.1).Рис. 8.1.Временная зависимость прочности ПММА: горизонтальный участок - атермическаястадия процесса разрушения.Таким образом, зависимость lgr(<T, Т) по представлениям автора [76] имела вид,представленный на рис.

9.1. В интервале напряжений (о-^,сг^)не слишком близких кбезопасному и критическому зависимость lgr(o; Т) является практически линейной. Вокрестности оьи сг^ происходят загибы кривой соответственно к вертикальной и42горизонтальной асимптотам на основе вьшолнения соотношигая (15.1), а такжеусловияlim lgr(o-,r) = lgr^.сг->сгк(16.1)Представленная на рис. 9.1 графическая зависимость Igr(c7, 7) в нолном интерваленапряжений [<TQ,<7^] называется полной изотермой долговечности [107].Проведенные в работах [23-25, 105, 106] исследования долговечности позволилисделатьвыводосуществованиичетырехобластейразличногопроявлепиятермофлуктуационного механизма разрушения.

Точные границы этих областей четковидны на графическом изображении Igr(<T, 7) для конкретных материалов. Па графикеlgr(<T,7)выделяютсячетыреобласти, соответствующиеразличным условиямпроявления термофлуктуационного механизма разрушения: I (сг<о-о ) и IV(cr>cr^ )- нредельные области соответственно безопасного и атермического механизмовразрушения; II (сго <(т<(Тф)-область (чистого) термофлуктуационного механизма; III(схф <ст<(Тк) -переходная область, где начинает проявляться атермический мехапизм,иеговкладвобщиймеханизмразрушениястахювитсясравнимстермофлуктуационным механизмом.Размеры нереходной области (сг^ -сг^) зависят от ширины образца и температурыиспытания, увеличиваясь с увеличением последних (рис. 10.1).4312'к8\0'50 \m81m-Рис. 9.1 .Полная изотерма долговечности полимерного стекла (ПММА) попредставлениям [23].б,МПа/7001Б001500тото1200100100200300Рис.

10.1. Температурная зависимость безопасного GQ (1), переходного Сф (2) икритического а^ (3) напряжений для капрона.44Таким образом, область напряжений (сго,аф), где аф находится из условия(16.1)Тф((Тф,Т) = т^определяет более точно границы применимости эмпирического соотношения (14.1).Уравнение (14.1) относится к случаю одноосного растяжения постояннымрастяжением ст. В работах [123-125] рассмотрены растяжение, кручение и ихсовместное действие. Показано, чтопри этих режимахостаютсяв целомсправедливыми основные закономерности кинетического характера разрушения, и егомеханизм не зависит от вида напряженного состояния.Рассмотрим теперь кратко наши представления о полной изотерме долговечностиполимеров и укажем пределы применимости как уравнения (14.1), так и зависимостиКакуказывалось,При a^j <а<а^долговеч1юстьзависимостьобразцаопределяетсяформулой(14.1)(lg7,(T) является линейной и может бытьпредставлена в виде:кТт^е(ПЛ)Исходя из этого, полная изотерма долговечхюсти полимеров теперь припимает вид,показа1П1ый на рис.

11.1. Этот вывод формулируется нами здесь как предположение.Далее в работе предполагается установить связь между напряжепием Гриффита (XQ Ибезопасным напряжением (TQ авторов [23, 83]. Этому вонросу посвяшен параграф 3.6главы 3.45Igr'''Рис. 11.1.Схема полной изотермы долговечности нолимеров но нашим представлениям,1.4. Методологическая схема теоретических исследований.Методологическаясхематеоретическихисследованийвнростейшихиусложненных условиях иснытаний состоит в следующем. Непосредственное изучениекинетики нроцесса разрушения в каждом конкретном случае нагружения полимерногообразна (тенловое, механическое, электрическое и др.) производится на основеаналитической формулы скорости v роста трещины как функции ее текущей длины l(t),поля нанряжений а в области дефекта Va, температуры Гв(/,0 в вершине трещины имолекулярных констант, характеризующих структуру полимера, а также элементарныйакт разрыва напряжепных связейv=v(/; о-*; Гв; Г„; t/;...),(18.1)где и -энергия активации процесса разрыва связей в вершине трещины.

Характеристики

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6384
Авторов
на СтудИзбе
308
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее