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 8

Файл №1090785 Модельные представления процесса хрупкого разрушения полимеров в механических и температурных полях (Модельные представления процесса хрупкого разрушения полимеров в механических и температурных полях) 8 страницаМодельные представления процесса хрупкого разрушения полимеров в механических и температурных полях (1090785) страница 82018-01-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Н. Журков с сотрудниками, формулируя основные положения временнойзависимости прочности, ноказал, что разрушение образца - это результат ненрерывноразвивающегося во времени процесса; время разрыва зависит от приложенной нагрузкин температуры испытания (постоянной в течение опыга); средняя скорость разрушениянропорциональна обратной долговечности, экспоненциально возрастает с увеличениемрастягивающего напряжепия, и для развития процесса разрушения необходима энергияактивацииU(T,(T).Ее величина зависит от приложенной к телу нагрузки и уменьшаетсяс увеличением растягивающего нанряжения и ростом температуры: U = UQ —qT—ya, гдеq - температурный коэффициент энергии активации (зависящий от типа связей иструктуры материала), ;' - структурпо-чувствительныйкоэффициент [2, 23].

Былопоказапо, что эпергия активации процесса разрьюа химических связей UQ совпадает сэпергией сублимации металлов и кристаллов и близка к энергии термодиструкциихимических связей в полимерах [87, 128-131]. На основании этого сделан вывод о том,что макроразрушение связано с постененным накоплепием разрьшов химических связей.Основное соот1юшение кинетической теории разрушения записывается в видеэмпирической формулы Журкова типа (14.1): г = TQ ехр^ ^ — .Здесь TQ - величина, близкая к периоду тепловых колебаний атомов в твердом теле,практически одинакова для любых твердых тел и их состояний.

Величина UQ - энергияактивации процесса разрьша химических связей в отсутствие напряжения сохраняетсяпостояппой для данного материала при измепениях его строения под воздействием57механической обработки, облучения, отжига и т, д. Различиеслабоориентированныхполимеров,атакжеUQДЛЯ СИЛЬНО Ипластифицированныхиненластифицировшшых не обнаружено [53]. Однако, как оказалось, в условиях низких ивысоких темнератур иснытания, одини тот же нолимерный материал можетхарактеризоваться различными значениями UQ .Входяшийв(14.1) коэффиниент ;'назьшаетсяструктурно-чувствительнымкоэффициентом; нри этом ;' = V В, где V - флуктуационный объем, fi - коэффициентконцентрации напряжений в вершине тренщны. Величина у оказалась достаточночувствительным показателем длительной нрочности материала.

В отличие от т^ п UQ,коэффициент у зависит от молекулярной и надмолекулярной структуры, ориентацииценныхмолекул,молекулярноговеса,наличияпластификатораисвязанснеоднородностью напряжений вблизи вершины трещины разрушения [ПО]. Изменение уобусловлено вариацией коэффициента у9, зависящего от режима исныганий. Длянростейшего режима иснытаний - од1юосного растяжения ностоянным нанряжением апри постоянной абсолютной температуре Т(1-2)Здесь Л - флуктуационное нродвижение микротрещины, х~ О'^^ для начальнойповерхностной микротрещины длинымикротрещины полудлины/Q, Х^О»71 ДЛЯ начальной внутреннейL.

Расчет величины /? для внутренней дискообразнойтрещины дан в главе 3.Флуктуационный обьемV^- важная молекулярно-структурнаяхарактеристикаполимеров; рассчитывается на основании нредположений о строении полимеров имеханизма их разрушения: Va= Л- Л„- Лт, где Л - флуктуационное продвижение трещины,Я^-элементарный периметр фронта трещины, состоящий из одной или нескольких58связей, одновременно охваченных флуктуацией, Л„ - предразрывное удлинение связи.Для неориентированных полимеров нри каждой достаточно большой флуктуациипроисходит разрьш одной или нескольких ценей, и участок периметра (фронта) трещиныпродвигается на глубину, равную Я. При этом на пути трещины оказывается в среднемкаждая третья цепь, а две другие выходят на поверхность разрьша, не разрушаясь. ПустьЯд- среднее межмолекулярное расстояние (расстояние между соседними цепями вполимере).

Так как на нути трещины в среднем рвется каждая третья цепь, то Я = ЗЯд.Среднее расстояние между соседними рвупщмися связями по периметру Я^ = 2Я^. Длякарбоцепных полимеров Я„ примерно равно длине связи типа С-С (Я^ =1,5^). Такимобразом, для неориептированных полимеров (полимерные стекла, образова1Н1ыелинейными полимерами) Я^=АА. Тогда флуктуационный обьем Fe= вЯо • Л» =1,4 -10'Флуктуационный обьем Vмало зависит от вида напряженного состояния, номеняется нри изменении механизма разрушения при переходе через температурухрупкости в эксперименте.Термофлуктуационный механизм, реализуемый в наиболее чистом виде в хрупкомсостоянии полимеров, выше температуры хрупкости Тхр осложняется предществующимему деформационным микрорасслоением материала, что связано с проявлениемрелаксационных процессов в полимерах, и тем отчетливее, чем выше температура.Было показано [132], что аморфные полимеры в стеклообразном состояниииспыгьшают хрупкое разрушение только в области низких температур.

В области высокихтемператур вплоть до температуры стеклования Тс полимер ведет себя как твердое телолишь при напряжениях ниже предела вьшужденной эластичностиа^,которыйпрактически обращается в нуль при достижении Тс. В этой же области при напряжениях.59меньшиха^, наблюдаются процессы медленного развития тренщн «серебра». Этирезультаты в дальнейшем получили развитие в исследованиях М. И.

Бессонова и Е. В.Кувшинского [133, 134], В. А. Степанова и Н. Н. Песчанской [112]. Бессонов иКувшинский, а также Берри [135], вскрыли структуру трещин «серебра». Согласно этимработамразрушениестеклообразныхаморфныхполимеровпроисходитпутемпрорастания двух типов трещин: при низких температурах (область хрупкого разрушения)растут обычные трещины разрушения, характерные для хрупких твердых тел. Приповьиненных температурах (область квазихрупкого разрушения) растут трещины серебра,возникающие в результате вьщужденно-эластических деформаций в микрообластяхперенапряжепий (деформационное микрорасслоение материала); между стенкамитрещины «серебра» образуются микротяжи сильно ориентированного материала. Разрывобразца происходит в результате последовательных разрьшов микротяжей, так кактрещина разрушения идет вслед за трещиной «серебра».

Чем вьнне температура и ниженапряжение, тем позже возникает трещина разрушения на трещине«серебра».Впредельном случае образец может быть пронизап только трещинами «серебра» безразрушения.Таким образом, механизм разрушения полимеров вьнпе температуры хрупкости болеесложный, чем в хрупком состоянии.Здесь интересно отметить точку зрения механиков, показавших на основаниитеоретических исследований области деформирования полимерпых материалов вокрестности вершины трещины, что сами по себе вязкие свойства полимеров не служатпрепятствием для применения к ним концепции мехшшки хрупкого разрушения.

Авторыработы [136] исследовали локальную пластическую зону вблизи конца трещины иобнаружили, что эта областьпредставляет собой узкую полосу, расположенную папродолжении трещины. Размеры пластической области, полученные на основе решенияупругопластической задачи для тонкой пластины с прямолинейным разрезом, оказались60близкими к приближенному решению Дагдейла [86], установившему, что пластическиедеформации сосредоточены на нродолжении трещины вдоль узкого слоя «нулевой»толщены. Таким образом, нластическую линию можно считать нросто линией разрываупругого смещения, а решение задачи по определению локального напряжениясмещений, деформаций в малой окрестности вершины искатьа ,в классе разрьшныхрешений теории унругости (носкольку главная часть этих величин определяется ихмгновенными упругими составляющими).Аналогичная точка зрения бьша высказана в работе [25].

Идея заключается в том,чтобы использовать выражение, предложенное для расчета концентрации напряжения ввершине микротрещины в упругой среде для материала, находящегося в квазихрупкомсостоянии, но под Л понимать величину /I*, онределяющую линейные размеры областимикропластической деформации впереди растущей трещины (рис. 1.2). Таким образом,уравнение (1.2) сохра1иется и при квазихрупком разрушении.Рис.

1.2.Распределение напряжений вблизи вершины тренщны при квазихрупком разрушениинолимера.61в общем случае для температурного интервала, содержащего температуру хрункости,можно записатьСледуетотметить,чтобольшинствоисследованийтемпературно-временнойзависимости прочности полимеров вьшолнены при температурах выше температурыхрупкости (что соответствует наиболее часто встречающемуся экснлуатационномурежиму), где реализуется квазихрупкий механизм разрушения.Оба механизма разрушения являются проявлением общей кинетической природыразрушения полимеров, но приводят к несколько различным временным зависимостямпроч1юсти при низких и высоких температурах.

Этот факт впервые был открьп В. А.Степановым и Н. Н. Песчанской [112] на ряде аморфных полимеров. На рис. 2.2-5.2представлены зависимости долговеч1юстиот напряжения в широком интервалетемператур для различных полимеров.Ниже Гхр лежит темнературная область хрупкого, вьппе - не хрупкого разрушения.Как видно из рисунков, ниже темнературы хрупкости Гхр наблюдается одно, а вьппеГхр другое семейство кривых долговечности.62lgr(o),csi253I0-2408060iOO120О-.10.МПАРис.

2.2. Кривые долговечности полиметилметакрилата при различных температурахиспытаний (в " С): 1 - +50; 2 - +35; 3 - +20; 4 - -20; 5 ^38; 6 - -50; 7 - -100.63Igr(o), с<J,MI1AРис. 3.2. Кривые долговечности ноливинилформаля нри различныхтемнературахиснытаний (в ° С): 1 - -50; 2 - -70; 3 - -86; 4 - -100; 5 -120; 6 - -165; 7 - -196.64lgr(fr),c-2АО120160IQO240О-,МПАРис. 4.2. Кривые долговечности поливинилэтилаля при различных температурахиспытаний ( в ° С): 1 - +50; 2 - +35; 3 - +20; 4 - -20; 5 - 3 8 ; 6 - -50; 7 - -100.6556|7а-,МПАРис.

5.2. Кривые долговечностиполивинилбутираля различныхтемпературахиспытаний ( в ° С): 1 - -50; 2 - -70; 3 - -86; 4 - -100; 5 -120; 6 - -165; 7 - -196.66в таблицах 1.2-5.2 приведены результаты обработки экспериментальных данныхрисунков 1.2-4.2.Таблица 1.2. Обработка lgr((T, Т) в соответствии с данными Н.Н. Несчапской и В.А.Степанова (Обработка данных рис. 2.2).Т.'СоЮ'^^м^/о, смСредние значениякДжмольшат^^дР = 9,1-10-1009,411,2-509,2-388,810,5756-201,148,214321201,17,913923351,057,513825501,057,5134258,410,9мм7562,3-10-575612мольоолиметил11,42,3-10-5"МОЛЬо67Таблица 2.2. Обработка Igr (сг, 7) в соответствии с данными С.Н.

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