|
|
|
Главная --> Справочник терминов Предельного состояния разец теряет устойчивость: малому приращению напряжения соответствует большое приращение деформации. В этом случае под прочностью полимера понимается предел вынужденной эластичности. Разрывное напряжение ар несколько больше -ав, так как в процессе вытяжки полимер упрочняется. Материал в этом случае характеризуется двумя предельными состояниями: <ав и ар. При относительно высоких температурах в высокоэластическом состоянии наблюдается диаграмма растяжения (кривая 3), напоминающая кривую растяжения пластичного металла. В качестве предельного напряжения здесь вводится предел пластичности ап> Условием разрушения в термодинамическом подходе является достижение того критического (предельного) напряжения, при . котором упругая энергия образца может обеспечить энергетические затраты на образование поверхностей разрушения и на механические потери при разрушении. Кинетический подход, основателем которого является акад. С. Н. Журков [11.10; 61], отличается тем, что основное внимание обращается на атомно-молекулярный процесс разрушения и разрыв тела рассматривается как конечный результат постепенного развития и накопления микроразрушений или как процесс развития микротрещины на молекулярном уровне. Основным фактором в этом подходе является тепловое движение в полимерах. Выяснение природы этого термофлуктуационного процесса разрушения, зависимости скорости процесса и долговечности от температуры, напряжения и других факторов является основой современной физической теории прочности и базой для дальнейшего развития теорий предельного состояния в механике разрушения. Эти подходы будут в дальнейшем рассмотрены подробней. Отступления от закона Ньютона носят разнообразный характер. В некоторых случаях существует конечный интервал давлений, в котором течения нет, и лишь по достижении так называемого предельного напряжения сдвига Р* жидкость начинает течь. При этом она может вести себя как псевдоньютоновская жидкость (рис. 10.1, кривая 2), т. е. поведение описывается уравнением, аналогичным уравнению (10.9). Повышение концентрации дисперсной фазы приводит к увеличению вязкости и предельного напряжения сдвига, что связано с наличием структурных связей между цепями полимера (рис. 12) [94—97]. Изучение изменения вязкости (ц) и предельного напряжения сдвига (0) концентрированных растворов К-4 (от 2 до 10%) в зависимости от температуры (от —5 до 80°С) показало, что для всех концентраций повышение температуры приводит к уменьшению вязкости растворов и предельного напряжения сдвига (табл. 8). Однако графическая зависимость N/t=f( p) во всех интервалах температур криволинейная, т. е. растворы остаются аномально вязкими. Аномальная вязкость увеличивается с понижением температуры, и при—5°С система практически приобретает свойства пластического тела (наивысшие значения вязкости) [98]. Это дает основание считать, что с понижением температуры увеличиваются межмолекулярные взаимодействия, и, таким образом, макромолекулы Рис п Электронные микро. связываются с образованием фотографии продуктов 2-часо-прочной пространственной струк- вого (а) и 24-часового ((?) гид-туры. Прочность такой струк- релиза ПАНа, хранившихся в туры должна зависеть от кон- течение года после приготов- ^ис. V2. Зависимость вязкости практически неразрушенной структуры (а) и предельного напряжения сдвига (б) от времени хранения растворов К-4 (сплошные линии) и К-6 (пунктирные). Пластические или упруговязкие тела, так же как жидкости, способны течь, но течение начинается только после достижения некоторого предельного напряжения сдвига /, ниже которого наблюдается характерная для упругих материалов пропорциональность между деформацией и напряжением. У идеально пластического тела Бингама, которое удобно моделировать элементом сухого трения (тело Сен-Венана), соединенным последовательно с вязким эле-\5ентом * (рис. 79), зависимость скорости сдвига от напряжения можно выразить уравнением прямой: Пластические или упруговязкие тела, так же как жидкости, способны течь, но течение начинается только после достижения некоторого предельного напряжения сдвига /, ниже которого наблюдается характерная для упругих материалов пропорциональность между деформацией и напряжением. У идеально пластического тела Бингама, которое удобно моделировать элементом сухого трения (тело Сен-Венана), соединенным последовательно с вязким эле-\5ентом * (рис. 79), зависимость скорости сдвига от напряжения можно выразить уравнением прямой: Детальные исследования структурообразования и взаимодействия твердых частиц в наполненных растворах позволили провести [517 — 525] подробный анализ зависимости прочности структуры наполненного раствора (предельного напряжения сдвига PmJ от числа п и средней прочности р элементарных контактов между частицами, образующими структуру. Эту величину можно вычислить, исходя из объемного заполнения системы твердой фазой и характеристик частиц. Было показано, что текучести *, а при дальнейшем увеличении на 2% концентрации стеклянного порошка эта текучесть возрастает до такой величины, что нет необходимости в 500 оборотов в минуту, требуемых при 34% суспензии. Другими словами, для появления предельного напряжения требуется некоторая минимальная объемная концентрация суспендированных частичек, но коль скоро этот минимум достигнут, то сравнительно небольшое увеличение концентрации создает значительное предельное напряжение. Суспензия вступает в область пластического течения (стр. 147). Рпс. 2.27. Акустическая эмиссия при повторном нагруже-иии и разгрузке (одноосное растяжение стеклопластика вдоль утка); 1, 2, 3 — цикличе--ское нагружение; 4 — последующее нагружение, возрастающее до предельного состояния Таким образом, при чисто механическом подходе на основе понятий механики сплошных сред или с учетом молекулярного строения твердых тел описание прочностных свойств сводится к оперированию понятиями предела прочности, предельных состояний и к системе расчетов потери устойчивости изделий из тех или иных материалов. Основная задача механики разрушения — определить те предельные критические условия, при которых наступает разрушение. Соответствующие теории называют теориями предельных состояний. К ним относятся теории максимального нормального напряжения, максимального удлинения, предельного значения упругой энергии и другие, более сложные. В этих теориях разрушение рассматривается как критическое событие при достижении предельного состояния (предельной поверхности разрушения), которое описывается в общем случае комбинацией компонентов тензора деформаций и тензора напряжений. Предельным состоянием полимера часто называют такое напряженное состояние, при котором дальнейшее повышение напряжений сопровождается усилением процесса вынужденноэластиче-ской деформации, являющегося аналогом пластической деформации в металлах. Такое определение предельного состояния неприменимо для хрупкого разрушения, которое является наиболее опасным видом разрушения. При совмещении в одном аналитическом выражении условий хрупкого разрушения и вынужденноэла- Предельные состояния обычно изображаются с помощью некоторых поверхностей в пространстве главных напряжений. При монотонном изменении свойств полимера под-.действием внешнего воздействия происходит соответствующее монотонное изменение предельных поверхностей. Для получения обобщенного критерия: предельного состояния чаще всего используют двойственную-модель твердого деформируемого тела [11.8] с целью аналитического расчета свойств хрупкости и вынужденной эластичности,, проявляющихся при деформировании реальных твердых полимеров. В двойственной модели деформация представляется в виде суммы двух составляющих, обусловленных хрупкими и «пластическими» свойствами полимера. Таким образом, вводятся два параллельных реологических элемента, описывающих отдельно хрупкие и «пластические» свойства полимера. Иногда в реологическую модель включают элемент разрушения для того, чтобы связать процесс деформирования с процессом разрыва св.язей, что особенно существенно для полимеров. большинство экспериментальных данных о критическом состоянии твердых деформированных полимеров. Значения параметра qK определяются по результатам испытаний при двух видах напряженного состояния (например, одноосное растяжение и чистый сдвиг). При выборе других реологических моделей либо другого критерия предельного состояния можно получить набор предель- Кинетический подход, основателем которого является акад. С. Н. Журков [11.10; 61], отличается тем, что основное внимание обращается на атомно-молекулярный процесс разрушения и разрыв тела рассматривается как конечный результат постепенного развития и накопления микроразрушений или как процесс развития микротрещины на молекулярном уровне. Основным фактором в этом подходе является тепловое движение в полимерах. Выяснение природы этого термофлуктуационного процесса разрушения, зависимости скорости процесса и долговечности от температуры, напряжения и других факторов является основой современной физической теории прочности и базой для дальнейшего развития теорий предельного состояния в механике разрушения. Эти подходы будут в дальнейшем рассмотрены подробней. Максимальные скорости качения. Определение максимальной скорости качения регламентируется ОСТ 38.04393 85 для легковых и ОСТ 38.04218 81 для грузовых шин. Испытание состоит в непрерывной обкатке шин по гладкому барабану в условиях ступенчатого повышения скорости (30—150 км/ч). Испытание является форсированным и проводится до наступления предельного состояния шин (отслоение кускон протектора, отслоение протектора от брекера, разрыв шины). В отличие от господствовавших еще в 30-х годах теорий предельного состояния, в соответствии с которыми разрушение тел происходит при достижении некоторых критических, предельных условий, в теории А. П. Александрова и С. Н. Журкова хрупкое разрушение рассматривается как процесс. Необходимость учета влияния теплового движения на разрыв связей, определяющих прочность твердого тела, понимал еще Цвики [67, с. 131 ], а также ряд других исследователей. Количественную интерпретацию влия- структура суспензии зависит от скорости сдвига (см. рис. 1). Однако если суспензия, подвергающаяся действию определенной скорости сдвига, имеет вначале структуру, отличающуюся от ее предельного состояния, то структура сравнительно медленно приходит к своему конечному равновесному состоянию. Это пре- Рис. 11.12. Диаграммы Мора для двух различных комбинаций напряжений, отвечающих достижению предельного состояния в соответствии с критериями Треска (а) и Кулона (б). Пунктиром показаны линии, отвечающие критериям текучести Треска (а) и Кулона (б). Было, высказано предположение [59], согласно которому высокая чувствительность естественной степени вытяжки к процессу предварительной ориентации обусловлена следующей причиной: достижение естественной степени вытяжки аморфных полимеров эквивалентно реализации предельного состояния растяжения структурной сетки; это предельное состояние определяется природой связей, образующих сетку, и ее геометрическими характеристиками.  Практически постоянными Практически происходит Практически совпадают Практическое осуществление Получения требуемых Практическом отношении Правильной эксплуатации Правильного чередования Правильного определения |
- |
Навигация