Главная --> Справочник терминов


Действием приложенного стеклования ав близок к 0 и в образце уже при малых напряжениях развивается высокоэластическая деформация. По мере понижения температуры 0В возрастает, поскольку для перегруппировки участков цепей требуются все большие напряжения, и в конце концов становится выше прочности испытываемого полимера (стп). Иными словами, при достаточно низкой температуре разрыв макромолекул под действием приложенной силы, а следовательно, и нарушение целостности материала происходит раньше, чем успевают переместиться их отдельные участки. Эта температура называется температурой хрупкости полимера (7\р). Дальнейшее понижение температуры несколько увеличивает напряжение, необходимое для разрыва (стп), но разрыву уже не предшествуют заметные вынужденно-эластические деформации материала. Кривая растяжения такого образца полимера показана на рис. V. 18 (кривая 2).

Эластомеры практически не меняют объема при деформации, поэтому работа деформации образца АА обусловлена только действием приложенной силы

быстро нагружают и следят за ходом деформации растяжения под действием приложенной нагрузки. При этом сложность состоит в том, что поперечное сечение образца со временем уменьшается и таким образом одна и та же нагрузка вызывает в расчете на постоянно уменьшающуюся площадь поперечного сечения все возрастающее напряжение. Существует немало остроумных способов уменьшения действующей силы (груза) по мере растяжения образца, так чтобы сохранить неизменным во времени деист-на- вующее напряжение. В конечном счете ползучесть осуществляется в режиме а— = const при этом измеряют е==/(/).

сплошную сетку и деформированных под действием приложенной постоянной заданной нагрузки, т.е. активных цепей сетки.

При динамических механических испытаниях образец под действием приложенной нагрузки не разрушается. Такие испытания называют динамическими, поскольку механические свойства полимера изучаются при колебательном воздействии на образец. Среди многочисленных измерительных устройств особенно хорошо зарекомендовал себя метод торсионных колебаний [129, 130]. При этом один конец образца, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда, жестко укрепляется, а другой конец прикрепляется к колеблющемуся диску торсионного маятника. Образец находится в термостате,

Прочность связи «полимер-волокно» лежит в основе главных свойств таких пластиков. Она определяется смачивающей или пропитывающей способностью связующего, величиной адгезии связующего к волокну, усадкой полимерной составляющей при ее отверждении (реактопласты) или затвердевании (термопласты), возможностью химического взаимодействия связующего и наполнителя, значением коэффициента объемного расширения компонентов пластика, относительной деформацией волокна и полимера под действием приложенной механической нагрузки.

Выше уже говорилось, что измеренная экспериментально прочность значительно (на 2—3 порядка) «иже теоретической. Первая попытка объяснить это расхождение принадлежит Гриффиту [11], создавшему первую физическую теорию прочности. Гриффит предположил, что в реальном теле (особенно в его поверхностном слое) всегда имеется большое число дефектов, представляющих собой микротрещины разных размеров и ориентации. Под действием приложенной к образцу внешней нагрузки на краях микротрещин возникают перенапряжения, значительно превышающие среднее напряжение в образце. Разрушение материала, согласно Гриффиту, происходит лишь в том случае, если перенапряжение оп у вершины наиболее опасной трещины окажется равным или больше теоретической прочности ат. При Gn^ffm наиболее опасная трещина начинает катастрофически расти (со скоростью, близкой к скорости звука), и образец разделяется на части. При сгп<>0т трещина не растет.

Усталость полимерных материалов существенно зависит от температуры. При понижении температуры вплоть до очень низких температур явление усталости исчезает. В связи с этим возникло представление о двух различных механизмах разрушения. Естественно было предположить, что при низких температурах (при Т—>-0 К) разрушение происходит только под действием приложенной механической нагрузки (атермический механизм), а при более высоких оно является результатом воздействия механических напряжений и тепловых колебаний атомов и молекул (термический механизм разрушения). Систематическое исследование временной зависимости прочности твердых тел, обусловленной влиянием тепловых флуктуации атомов на процесс разрушения, было предпринято Журковым и его сотрудниками [2, 12— 14]. Оказалось, что временная зависимость прочности при одноосном растяжении (при условии а = const) для различных полимерных материалов (как правило, ориентированных) описывается формулой:

Третий способ описания свойств полимеров заключается в сравнении их поведения с механическими и электрическими моделями1' 7>10. Одной из наиболее распространенных механических моделей является модель Кельвина, которая подобна комбинации спиральной пружины и гидравлического амортизатора, применяемых в подвеске автомобилей. Пружина и гидравлический амортизатор расположены параллельно друг другу. Если установить только одну пружину, то сжатие и растяжение пружины под действием приложенной силы будут происходить очень быстро и пассажиры в автомобиле будут ощущать сильную тряску. Амортизатор представляет собой поршень, перемещающийся в цилиндре, заполненном маслом. При движении поршня масло обтекает его или' проникает через сделанные в поршне отверстия. Для этого необходимо определенное количество времени. Установка амортизатора параллельно пружине затормаживает и задерживает колебания пружины. Отношение вязкости масла к модулю упругости пружины называется временем запаздывания. Модуль упругости пружины остается практически постоянным, а вязкость масла может заметно меняться. Если холодным утром выехать из гаража на перегретом автомобиле и попасть в выбоину, то можно усомниться, установлены ли, вообще, в автомобиле пружины, поскольку вязкость масла в амортизаторе высока, а следовательно, и время запаздывания очень велико. В этом случае модель Кельвина работает как твердое тело. И наоборот, в жаркий день, после продолжительной езды вязкость масла так снизится и время запаздывания станет настолько малым, что можно подумать, а не потеряли ли вы амортизатор. Возьмем другой случай, когда на большой скорости вы проезжаете по мелким выбоинам. Частота ударов может быть настолько велика по отношению ко времени запаздывания, что вы будете ощущать сильную вибрацию до тех пор, пока не снизите скорость так, чтобы время между двумя ударами было сравнимо со временем запаздывания системы «пружина—амортизатор».

«податливость потерь» /" (со) очень малы. Амплитуда смещения при этом соответствует деформации упругого элемента под действием приложенной силы.

Можно подобрать очень простые случаи, когда приведенное уравнение может быть легко проверено. Рассмотрим, например, опыт по раздиру образца, форма которого показана на рис. 12.26. В таком опыте первоначально на листовом образце резины наносится однородный надрез и затем образец подвергается раздиру под действием приложенной силы F. Распределение напряжений в вершине расту-шего надреза достаточно сложно, но оно не зависит от длины пути раздира при достаточно большой длине расходящихся частей образца.

В зависимости от величины площадки пластичности - податливости П - судят о способности полимерного материала к пластической деформации, т.е. о его способности необратимо изменять свою форму под действием приложенного напряжения. Количественно П может быть определена по диаграмме а-6, если сопоставить значения тангенсов угла наклона касательных в точке В и точке С, т.е.

Пластическая деформация вызывается необратимым сдвигом макромолекул и других структурных элементов под действием приложенного напряжения.

Теория Гриффита и большинство последующих рассматривают разрушение реальных материалов, имеющих до нагружения начальные микротрещины. Под действием приложенного растягивающего напряжения сг на краях микротрещин возникает локальное перенапряжение о*, во много раз превышающее среднее напряжение, рассчитанное на все сечение образца. Гриффит рассматривал условие роста начальной поперечной трещины длиной /0 с точки зрения баланса упругой и свободной поверхностной энергии образца:

При низкой температуре деформация мала. Она мало увеличивается с температурой. Аморфный полимер ведет себя при низких температурах как стекло. Мы говорим, что полимер находится в стеклообразном состоянии. Если нагрузки при определении термомеханической кривой невелики и не превышают 0,1 МПа, то деформация составляет доли процента от первоначальной высоты образца. Такая малая деформация характерна и для многих низкомолекулярных твердых тел. В случае полимеров она служит надежным указанием на то, что под действием приложенного напряжения сегменты макромолекул не перемещаются, а следовательно, макромолекулы не меняют форму статистических клубков.

Прочность —свойство материала сопротивляться разрушению под действием механических напряжении. Как известно, разрушение материала происходит под действием приложенного внешнего усилия (разрыв в зажимах динамометра, разрушение под действием ударной нагрузки и т. п.), при быстром охлаждении из расплава, когда в нем возникают значительные остаточные (внутренние) напряжения, под действием которых вскоре может произойти растрескивание, и, наконец, под действием внешних сил, когда в образце возникает шейка, хотя в этом случае части образца связаны между собой через шейку, однако целостность образца фактически нарушена.

коэффициент Это служит убедительным доказательством того, что под действием приложенного напряжения при температуре ниже Т тепловой энергии недостаточно для того, чтобы макромолекула изменила свою конформацию (и0>1гТ) Начиная с некоторой температуры, А7-^6/0 и появляется вероятность изменения конформации за счет вращения сегментов. Полимер переходит в промежуточную область /', для котором характерно существование подвижных («расстеклованных») и неподвижных («застеклованных») участков макромолекул Полимер деформируется в большей степени, чем при Т<Т,., но деформация его невелика. По мере повышения температуры тепловой энергии становится достаточно для того, чтобы преодолеть барьер вращения практически всех структурных единиц. (Л7> >^о). и полимер переходит в область И, которую называют плато высокоэласличности.

мироваться сдвигом. Геометрическая форма образцов такова, что основной объем материала деформируется в условиях квазигидростатического сжатия под действием приложенного давления и давления со стороны внешних слоев образца. В результате деформируемый образец, несмотря на большие степени деформации, не разрушается.

действием приложенного к колесу крутящего момента или боковой

По Гриффиту, в любом материале, особенно в его поверхностных слоях, имеются микротрещины различных размеров и ориентации. Под действием приложенного напряжения на краях микротрещин возникают перенапряжения П, которые могут во много раз превосходить среднее напряжение а в сечении образца. Если величина перенапряжения у вершины наиболее опасной трещины равна теоретической прочности зга, происходит катастрофический (со скоростью, близкой к скорости звука) рост трещины и образец разделяется на две части. Приложенное напряжение при этом соответствует так называемой максимальной технической прочности ок. При перенапряжениях меньше теоретической прочности, когда а меньше ак, по представлениям Гриффита, трещина не растет.

Пользуясь уравнениями (V.12) и (V.13), можно получить выражение для числа цепей, которые фактически разрушаются под действием приложенного напряжения стр. Однако разрушение одной цепи еще не означает разрушения образца в целом. Для того чтобы вызвать разрушение образца, разрыв одной цепи должен приводить к разрыву соседних цепей. С этой точки зрения Ф. Бики рассмотрел элемент сетчатой структуры эластомера (см. рис. V. 12).

По мере -увеличения наяряжешппг^обраЩё"ТГ ростгРразмера трещин наступает момент, когда пустоты начинают сливаться, пока не образуют истинную трещину. Эта трещина затем будет увеличиваться под действием приложенного напряжения. Величина растущего напряжения зависит от скорости нагружения.




Дальнейшее присоединение Дегидратации этилового Дегидрирования бутиленов Дегидрирования углеводородов Дегидрирование этилбензола Дегидрирование углеводородов Декремент затухания Делокализации электронов Делокализацию электронов

-
Яндекс.Метрика