Главная --> Справочник терминов


Напряжений вызывающих ложении внешних сил может наблюдаться 2-3-кратная высокоэластическая деформация, что приводит к накоплению в системе остаточных напряжений. При значениях т, превосходящих предел текучести, происходит постепенное уменьшение цэф, обусловленное дальнейшим обратимым разрушением структуры. Естественно, что восстановление первоначальной структуры жидкости после снятия внешних напряжений происходит в определенных временных интервалах (см. рис. 4.4). Характеристикой тиксотропных свойств (параметром тиксотропии) истинно тиксотропных жидкостей может служить отношение гЭф, л определенной в данный момент времени (см. рис. 4.4, а), к Лэф, ст Для установившегося режима течения, т. е.

Вынужденная высокоэластичность (квазиэластичность) - свойство твердых полимерных материалов испытывать при приложении внешних напряжений большие обратимые деформации, имеющие тот же механизм, что и высоког эластические деформации (см.). После снятия приложенных напряжений происходит постепенное восстановление первоначальной формы, ускоряющееся при нагревании или набухании.

Под действием сдвиговых напряжений происходит не только деструкция эластомера, но и уменьшение размеров волокнистых наполнителей. Непосредственную оценку изменения размеров волокон при введении их в эластомерную матрицу дает микроскопический анализ размеров волокон, исходных и введенных в резиновую смесь. Интересно, что поперечные размеры волокон сохраняются без изменения, значительно уменьшаются только длины волокон.

Процесс разрушения выше Гхр происходит путем роста трещин разрушения, но в их вершинах в области перенапряжения наблюдаются деформации, снижающие коэффициент перенапряжения. Причина такого снижения концентрации напряжения заключается в том, что в местах концентрации напряжений происходит локальная вынужденноэластическая деформация (трещина типа III на рис. 11.4). Одновременно с этим приобретают подвижность отдельные полимерные цепи, как это наблюдается в процессах высокоэластической деформации, и возрастают тепловые флуктуации.

Шалламахом были поставлены опыты, в которых поверхность резины царапалась небольшой полусферой (диаметр 1 мм) или иглой. Распределение напряжений, вызывающих раздиры, подобные раздирам при царапании резины иглой, изучалось им посредством фотоупругого (поляриметрического) исследования напряжений вокруг зоны контакта при скольжении цилиндра по прозрачной резине. Было установлено, что концентрация напряжений происходит позади площади контакта (на это указывало тесное расположение освещенных монохроматическим светом полос). Так как эта концентрация напряжений должна носить характер растяжения, можно ожидать, что любое разрушение материала при трении имеет вид линий раздира, возникающих позади движущегося тела и расположенных под прямым углом к направлению скольжения; это подтверждается опытом. В первом приближении значение абразивного износа пропорционально нормальному давлению и кривизне абразивного зерна.

ры через полупроницаемую мембрану к противоположно заряженным электродам. При электродиализе применяется напряжение от 300 до 10000 в. В случае больших напряжений происходит сильный разогрев воды, поэтому боковые камеры всегда снабжают охлаждающим устройством. Так как в процессе диализа концентрация ионов в боковых камерах постепенно увеличивается, достигая равновесного значения, периодически производится смена воды. Следует отметить, что при диализе имеете с электролитами в воду могут диффундировать низкомолекулярныс примеси, молекулы которых меньше пор полупроницаемой перегородки.

ры через полупроницаемую мембрану к противоположно заряженным электродам. При электродиализе применяется напряжение от 300 до 10000 в. В случае больших напряжений происходит сильный разогрев воды, поэтому боковые камеры всегда снабжают охлаждающим устройством. Так как в процессе диализа концентрация ионов в боковых камерах постепенно увеличивается, достигая равновесного значения, периодически производится смена воды. Следует отметить, что при диализе имеете с электролитами в воду могут диффундировать низкомолекулярныс примеси, молекулы которых меньше пор полупроницаемой перегородки.

ры через полупроницаемую мембрану к противоположно заряженным электродам. При электродиализе применяется напряжение от 300 до 10000 в. В случае больших напряжений происходит сильный разогрев воды, поэтому боковые камеры всегда снабжают охлаждающим устройством. Так как в процессе диализа концентрация ионов в боковых камерах постепенно увеличивается, достигая равновесного значения, периодически производится смена воды. Следует отметить, что при диализе имеете с электролитами в воду могут диффундировать низкомолекулярныс примеси, молекулы которых меньше пор полупроницаемой перегородки.

Если в результате деформаций в месте наибольшей концентрация напряжений происходит механоврекинг цепей, то присутствующий акцептор-противоутомитель может лишь стабилизировать свободный макрарадикал и предотвращать развитие разрушительных евободнорадикалыных процессов, но не обрыв цепи. Другими словами, противоутомитель-акцептор в лучшем случае только пред-

новится невозможным, а несущие нагрузку молекулярные цепи не могут выдержать возрастающих напряжений, происходит разрыв образца.

Одной из причин увеличения скорости разрушения полимеров может быть разогрев материала в местах перенапряжений и в вершинах микротрещин. При этом повышение температуры у вершин трещин может значительно превышать разогрев образца в целом. С повышением температуры в местах концентрации напряжений скорость образования и роста микротрещин возрастает, а долговечность уменьшается. При однократном растяжении механические потери малы и существенного эффекта не вызывают. При малом числе циклов локальное повышение температуры также незначительно и долговечность практически совпадает с расчетной. С увеличением числа циклов температура в местах концентраций напряжений заметно возрастает, стремясь к некоторому предельному значению, при котором устанавливается тепловой баланс: количество выделяющегося за цикл тепла равно количеству тепла, рассеивающегося за счет теплопроводности материала. Поэтому при большом числе циклов тепловые эффекты максимальны и долговечность снижается до значений, соответствующих долговечности при повышенных температурах. Чтобы объяснить наблюдаемое расхождение долговечности полиметилметакрилата с результатами расчета, достаточно предположить, что в местах концентрации напряжений происходит повышение температуры на 30—50 °С. Локальный разогрев происходит и в резинах при многократных деформациях.

Шалламахом были поставлены опыты, в которых поверхность резины царапалась небольшой полусферой (диаметр 1 мм) или иглой. Распределение напряжений, вызывающих раздиры, подобные раздирам при царапании резины иглой, изучалось им посредством фотоупругого (поляриметрического) исследования напряжений вокруг зоны контакта при скольжении цилиндра по прозрачной резине. Было установлено, что концентрация напряжений происходит позади площади контакта (на это указывало тесное расположение освещенных монохроматическим светом полос). Так как эта концентрация напряжений должна носить характер растяжения, можно ожидать, что любое разрушение материала при трении имеет вид линий раздира, возникающих позади движущегося тела и расположенных под прямым углом к направлению скольжения; это подтверждается опытом. В первом приближении значение абразивного износа пропорционально нормальному давлению и кривизне абразивного зерна.

Прочностные характеристики пластмасс, способность к переработке, стойкость к растрескиванию и другие свойства определяются не только составом и строением молекулярной цепи, но и надмолекулярной структурой полимеров. При плавлении полимеров в них сохраняются надмолекулярные образования, которые могут разрушаться при воздействии на расплав механических напряжений, вызывающих его течение. Это вызывает нестабильность свойств, в частности вязкости расплавов. В то же время при течении расплава происходит ориентация макромолекул, которая может вызвать механическое стеклование (кристаллизацию) полимера, т. е. материал потеряет текучесть.

Роль внешних сил состоит в том, что они приводят к возникновению внутренних напряжений, вызывающих частичное выпрямление полимерных цепей и уменьшение энтропии системы. В результате возрастает А5крист, AF = A// — ГА5 становится меньше нуля и равновесным для данных температуры и степени деформации оказывается кристаллическое состояние. Тем самый создаются благоприятные условия для правильной укладки звеньев макромолекул и образования кристаллической" решетки. При снятии растягивающей нагрузки созданные ею напряжения исчезают, цепи снова свертываются под влиянием теплового движения, нарушается правильная укладка звеньев и кристаллиты плавятся.

Роль внешних сил состоит в том, что они приводят к возникновению внутренних напряжений, вызывающих частичное выпрямление полимерных цепей и уменьшение энтропии системы. В результате возрастает А5крист, &.F = &H — ГА5 становится меньше нуля и равновесным для данных температуры и степени деформации оказывается кристаллическое состояние. Тем самый создаются благоприятные условия для правильной укладки звеньев макромолекул и образования кристаллической" решетки. При снятии растягивающей нагрузки созданные ею напряжения исчезают, цепи снова свертываются под влиянием теплового движения, нарушается правильная укладка звеньев и кристаллиты плавятся.

С уменьшением температуры ниже Гт и увеличением межмолекулярного взаимодействия полимер переходит в высокоэластическое состояние. Взаимоперемещения цепей в целом в этом случае невозможны, и деформация приводит ,к возникновению критических напряжений, вызывающих механокрекинг. По достижении молекулярной массы, соответствующей текучести при данной температуре, механокрекинг прекращается; при дальнейшем понижении температуры механокрекинг каждый раз должен заканчиваться по достижении состояния текучести в данных условиях.

Причина различного поведения исследованных надмолекулярных структур при малых и больших скоростях деформации заключается, по-видимому, в разных законах перемещения кристаллических образований в аморфной фазе. Поэтому различаются и условия возникновения напряжений, вызывающих рекристаллизацию.

При наполнении вулканизатов канальной сажей до 40 масс. ч. на 100 масс. ч. каучука сильно увеличивается время, необходимое для возникновения перенапряжений, достаточных для развития дополнительной ориентации исследуемых вулканизатов. Наполнение канальной сажей в этом интервале концентраций обязательно сопровождается развитием в вулканизате перед его разрывом более высоких напряжений, вызывающих значительную дополнительную ориентацию.

Существование остаточных напряжений может оказаться причиной ряда дефектов. Прежде всего на поверхности отливки могут образоваться тонкие волосяные трещины, ориентированные вдоль направления потока. Волосяные трещины иногда возникают вследствие слишком быстрого охлаждения отформованного изделия. Существование частей с различным поперечным сечением (или неравномерное охлаждение) приводит к возникновению в поверхностных слоях отливок растягивающих напряжений, вызывающих продольную ориентацию полимерных молекул и формирование фибриллярных надмолекулярных структур. Наличие этих ориентационных напряжений приводит к существенному увеличению поперечной прочности.

Во всех случаях ориентация полимерных молекул возникает тогда, когда расплав подвергается воздействию достаточно больших тангенциальных или нормальных напряжений, вызывающих его высокоэластическую деформацию. Поэтому очевидно, что на величину ориентации должны влиять те параметры литьевого цикла, которые тем или иным образом определяют величину действующих в форме напряжений. Такими параметрами являются: температура расплава, давление впрыска, температура формы. Существенное влияние может оказывать и геометрия литниковой системы, поскольку именно она определяет потери давления и величину давления на входе в полость формы.

Существование остаточных напряжений может оказаться причиной ряда дефектов. Прежде всего на поверхности отливки могут образоваться тонкие волосные трещины, ориентированные вдоль направления потока. Волосные трещины иногда возникают вследствие слишком быстрого охлаждения отформованного изделия. Существование частей с различным поперечным сечением (или неравномерное охлаждение) приводит к возникновению в поверхностных слоях отливок растягивающих напряжений, вызывающих продольную ориентацию полимерных молекул и формирование фибриллярных надмолекулярных структур. Наличие этих ориента-ционных напряжений приводит к существенному увеличению продольной прочности.

На рис. 6.16 приведены также экспериментальные данные Песчанской и Степанова [5.13] и данные исследований Злати-на с сотр. [6.40]. В последних проводились измерения долговечности пластинки ПММА толщиной 10 мм (при 20 °С) импульсным методом в микросекундном диапазоне. На рисунке видно атермическая ветвь долговечности ?/С с тк = 8-10~7 с, тогда как наши расчеты для пластинки (/4=10 мм) приводят к ти=1,4'10~5 с. В опытах Златина с сотр. нагружение производилось не статически, а динамически — ударом бойка, в результате чего в тыльных слоях образца создавалась плоская волна растягивающих напряжений, вызывающих локальное разрушение по типу откола. Разрушение регистрировалось методом светорассеяния. Уровень действующих в теле растягивающих напряжений относился к моменту возникновения субмикроскопических очагов разрушения. Из этого следует, что под тк в этих опытах нельзя понимать время прорастания трещины через весь образец (тга). Это время больше, чем время, измеренное к моменту возникновения локальных очагов разрушения. При растягивающих напряжениях (а = const) тш в образце-полоске зависит от ширины образца L (рис. 6.17). В этой зависимости время тт = 8-10~7 с соответствует L = 0,5 мм. По-видимому, регистрация времени разрушения в импульсном методе относилась к трещинам длиной около 0,5 мм, когда полного разрушения нет.

Подобные зависимости можно использовать для аппроксимации предельных напряжений, вызывающих разрушение образцов, т. е.




Насыщенный хлористым Насыщенные карбонильные Наблюдайте выделение Насыщенных растворов Насыщенными углеводородами Насыщенного хлористым Насыщенного углеродного Наследственной информации Настоящем параграфе

-
Яндекс.Метрика