|
|
|
Главная --> Справочник терминов Приложенных напряжений зависимость концентрации радикалов от концентрации озона и деформации означает, что потенциальные места образования радикалов создаются лишь в результате приложения напряжения и в присутствии молекул озона. Образование свободных радикалов одновременно с раскрытием трещин, конечно, указывает, что разрыв цепей происходит в процессе раскрытия трещин. В разд. 8.1.5 был приведен анализ содержания энергии в ненапряженной углеводородной цепи, эластично деформируемой до разрыва. В результате такого анализа был сделан вывод, что лишь 2-Ю14 цепей/см2 на новой поверхности разрушения могут подвергнуться эластическому разрыву, если на формирование такой поверхности было затрачено более 9 Дж/м2. Поскольку измеренные параметры работы, затраченной на образование поверхности разрушения, значительно меньше данного значения, то приходится считать, что под действием озона разрыв цепей и образование радикалов происходят при небольших деформациях. Данное объяснение, по-видимому, идентично полученному из анализа поведения трещин в атмосфере озона. В сущности важно, что в процессе раскрытия трещин происходит разрыв цепей с очень низкой прочностью, а не только разделение разорванных цепей. Электрический пробой совершается в доли микросекунды _ и обусловливается процессами в диэлектрике, не связанными с за-' метными предварительными изменениями. При этой форме пробоя разрушение диэлектрика наступает при достижении некоторой предельной напряженности электрического поля, которая практически не зависит от времени приложения напряжения. Согласно гипотезе об электронной природе электрической формы пробоя твердых диэлектриков [62, гл. IV], энергия электрического поля передается диэлектрику в результате взаимодействия с элементами его структуры ускоренных электронов и затрачивается на преодоление связи между ними. Электрический пробой совершается в доли микросекунды и обусловливается процессами в диэлектрике, не связанными с заметными; предварительными изменениями его структуры. При этой форме: пробоя разрушение диэлектрика наступает при достижении некоторой предельной напряженности электрического поля, которая-практически не зависит от времени приложения напряжения. Согласно гипотезе об электронной природе электрической формы пробоя твердых диэлектриков, энергия электрического поля передается диэлектрику в результате взаимодействия с элементами его1: структуры ускоренных электронов и затрачивается на преодоление связи между ними. Если время отсчитывается с момента приложения напряжения, то Зависимость общей относительной деформации линейного полимера от времени при постоянном напряжении от выражается кривой ползучести, представленной на рис. 70 На этой кривой участок OABD соответствует изменению относительной деформации при нагру-жении, а участок DCE — при разгружении. Из рисунка видно, что после приложения напряжения деформация развивается мгновенно до величины ОА, затем развитие деформации во времени выражается выпуклой (по отношению к оси орди- Температурная зависимость предела вынужденной эласшчности при разных скоростях деформаций представлена на рис. 90. Из этого рисунка видно, что величина ав зависит пе только от темпе-ратуры, но и от скорости приложения напряжения, т. е. виден релаксационный характер вынужденной эластичности. Прямая пересекается с осью абсцисс в точке, соответствующей от продолжительности действия напряжения и его величины. При невысоких напряжениях температура внутри образца повышается незначительно в первый момент приложения напряжения и практически не зависит от продолжительности его действия. При напряжениях выше некоторых критических значении скорость роста температуры увеличивается и АТ(сМ-г°о. Это приводит к резкому снижению электрической прочности и пробою. Ьсли температура приближается к температуре химической деструкции, то пробой сопровождается разложением полимера По своим механическим свойствам эластомеры обнаруживают черты твердых и жидких тел, т. е. упругих и вязкотекучих, но в то же время и качественно отличаются от них. Как известно, в идеально упругих твердых телах напряжение пропорционально соответствующей деформации, развивающейся мгновенно, и не зависит от скорости приложения напряжения. В вязких жидкостях напряжение определяется скоростью деформации и не зависит от ее величины. В эластомерах же напряжение зависит и от величины и от скорости деформации. Эта особенность может быть определена как вязкоупругое и высокоэластическое поведение материалов. учести, представленной на рис. 70 На этой кривой участок OABD соответствует изменению относительной деформации при нагру-жении, а участок DCE — при разгружении. Из рисунка видно, что после приложения напряжения деформация развивается мгновенно до величины О А, затем развитие деформации во времени выражается выпуклой (по OABD соответствует менению относительной деформации при нагру-жении, а участок DCE — при разгружении. Из рисунка видно, что после приложения напряжения деформация развивается мгновенно до величины О А, затем развитие деформации во времени выражается выпуклой (по Температурная зависимость предела вынужденной эластичности при разных скоростях деформаций представлена на рис. 90. Из этого рисунка видно, что величина ств зависит не только от температуры, но и от скорости приложения напряжения, т. е. виден релаксационный характер вынужденной эластичности. Прямая as = l(T) пересекается с осью абсцисс в точке, соответствующей при возрастании приложенных напряжений сдвига т (см. рис. 4.3, кривая 4). 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. где А и п — параметры материала, а А/С — интервал изменения коэффициента интенсивности приложенных напряжений. Эта формула полностью аналогична выражению (9.22) для скорости роста трещины при статическом нагружении. Маршал и др. [133], а также Радон и др. [219] заменили А/С разностью квадратов и кубов /С. Эндрюс и др. [215] использовали в своем анализе усталости ПЭ в качестве независимого параметра критическую удельную энергию разрушения Gc (вместо А/С). Такой подход несущественно отличается от предыдущего вследствие существования связи между К и G и благодаря форме выражения (9.41). В своих подробных сообщениях [3, 218] Херцберг и Мансон проанализировали различные теоретические способы определения скорости роста усталостной трещины, представили данные для ~20 материалов, полученные при различных температурах и частотах, и рассмотрели влияние условий внешнего нагружения и параметров материала. Таким образом, нелинейная зависимость между напряжением и вязкоупругой деформацией сводится к учету зависимости масштабной функции аа от напряжений. Рассмотрим методику определения этой функции и построения обобщенных кривых ползучести, обобщающих в своих координатах время деформирования и величину приложенных напряжений. Закон Ньютона для вязкости описывает реологическое поведение важного класса жидкостей, называемых ньютоновскими, у которых вязкость не зависит от величины приложенных напряжений или от реакции материала — градиента скорости. Она зависит только от температуры и давления. Приближенная запись этого уравнения имеет вид: более крупных единиц наблюдается и в процессе релаксации при переходе от малых к большим временам наблюдения. В наполненных эластомерах протекают, кроме того, медленные релаксационные процессы, обусловленные подвижностью структуры, образованной частицами активного наполнителя. Для сшитых полимеров наблюдается еще более медленный процесс химической релаксации, связанный с перестройкой пространственной вулканизационнрй сетки, образованной поперечными связями. Самыми медленными процессами, связанными с химической релаксацией и химическим течением, являются процессы химического распада полимера, которые наблюдаются при достаточно высоких температурах и ускоряются под действием приложенных напряжений (механохимические явления). Таким образом, при низких температурах основное значение имеют процессы физической релаксации, а при повышенных температурах — химической. В широком интервале промежуточных значений температур физическая и химическая релаксации могут сосуществовать. активации различных релаксационных процессов и процесса разрушения исследуемых эластомеров в пределах ошибок измерения совпадают и равны 54,5 кДж/моль для СКС-30 и 50,5 кДж/моль для СКМС-10. Из этого следует, что коэффициенты температурной зависимости вязкости, релаксации напряжения и долговечности одинаковы в широком диапазоне приложенных напряжений от 0,1 до 8—10 МПа. Что касается разрывного напряжения, то его температурный коэффициент определяется отношением U/m, где U — энергия активации процесса разрушения, m=l+b, a b — константа, входящая в уравнение долговечности. Однако, несмотря на некоторое сходство с жидким состоянием, высокоэластическое состояние имеет свои специфические особенности. Поэтому его следует рассматривать как особое физическое состояние, свойственное только полимерным соединениям и характеризующееся способностью тел к значительным обратимым изменениям формы под влиянием сравнительно пеболь--{ ших приложенных напряжений. Так, натуральный каучук спосо- Превращение карбоновых Превращение происходит Превращению подвергается Прибавить несколько Прибавляют абсолютный Прибавляют кристаллик Прибавляют небольшими Прибавляют охлажденный Прибавляют постепенно |
- |
Навигация