Главная --> Справочник терминов


Распределении напряжений При рассмотрении электрических зарядов на конкретном атоме или группе атомов вводится понятие о распределении электронной плотности.

Об изменении в распределении электронной плотности бензольного кольца можно судить, сравнивая рКа изомерных ме-токсифенолов и замещенных бензойных кислот с р/(а фенола и бензойной кислоты (в воде, 25°С):

Об изменениях в распределении электронной плотности бензольного кольца под влиянием галогенов можно судить, сравнивая рКа изомерных галогенфенолов ХС6Н4ОН и гало-генбензойных кислот ХС6Н4СООН с р/Са фенола (9,98) и бензойной кислоты (4,18). Значения р/Са галогенфенолов и гало-генбензойных кислот приведены ниже:

Об изменениях в распределении электронной плотности бензольного кольца под влиянием электроноакцепторных групп можно составить себе представление, сравнивая р/Са изомерных производных фенола и бензойной кислоты с р/Са фенола (9,98) и бензойной кислоты (4,18):

Из физико-химических (инструментальных) Штодов исследования, применяемых для установления молекулярной структуры органических веществ, наиболее часто используются оптическая спектроскопия (в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасных областях спектра), спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), хроматография, метод дипольных моментов молекул, рентгеноструктурный анализ, молекулярная масс-спектроскопия и др. С помощью этих методов получают ценную информацию о взаимном расположении атомов в молекуле, их взаимовлиянии, внутримолекулярных расстояниях, поляризуемости связей, валентных углах и распределении электронной плотности и т. д.

4.1. К ВОПРОСУ О РАСПРЕДЕЛЕНИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ПЛОТНОСТИ В ОРГАНИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛАХ

4.1. К вопросу о распределении электронной плотности в органических молекулах 196

Отступление от правила ориентадии в данном случае ав-'оры объясняют следующим образом: гидроксильная группа бензольном кольце увеличивает плотность электронного рб-[ака о- и п-атомов углерода бензольного кольца. При действии (а однозамещенный бензол электрофильным реагентом электро-шльная группа реагента (в случае нитрования фенола это •удет группа NO2) при реакциях замещения направляется к тогу атому бензольного кольца, у которого имеется повышенная «ектронная плотность. Образование комплекса BF3 с фе-юлом будет сказываться на распределении электронной плот-юсти в бензольном кольце. Плотность электронного облака ' о- и п-атомов углерода должна быть уменьшена, а следова-'ельно, и орто- и пара-положения должны быть пассивиро-;аны в связи с образованием трехвалентного положительно аряженного атома кислорода в комплексе с BF3 по схеме

При рассмотрений электрических 'зарядов на конкретном атоме шш группе атомов вводится понятие о распределении электронной йяотнобти.

При возмущении второго порядка связывающая орбиталь напоминает более низко расположенную базисную невозмущеиную орбиталь (см. разд. 2.5.3). Это выражается в коэффициентах и распределении электронной плотности. В этилене коэффциеиты на обоих атомах углерода одинаковы

Отсюда следует, что направление изогнутых стрелок в мезомерной формуле фторэтилена или каких-либо других молекул нельзя отождествлять с направлением я- составляющей дипольного момента молекулы. Стрелки дают представление лишь о распределении электронной плотности на высшей из занятых 71-М О фторэтилена. Их использование помогает объяснить ориентацию электрофильного присоединения к фторэтилену и другим алкенам (см. гл. 5). Но

в распределении напряжений внутри материала. Составляющая силы, которая действует перпендикулярно оси канала, равна:

Выражая скорость роста трещины в виде (11.10) с учетом (11.17) и выполняя численное интегрирование, можно получить временные характеристики термофлуктуационного разрушения в полном объеме. Однако важные результаты можно получить и при несколько упрощенной постановке задачи, позволяющей провести аналитические расчеты. Первым из упрощений является использование скорости роста трещины в виде (11.11)> в этом случае мы пренебрегаем процессом восстановления разорванных связей. Вторым упрощающим предположением является учет зависимости 0*(/) в виде (11.18), соответствующем решению задачи о распределении напряжений вблизи вершины трещины для полубесконечного образца, что, однако, не противоречит рассмотрению образцов конечной ширины с достаточно малыми начальными трещинами (см., например, [11.15; 11.16]).

Наличие динамических деформаций изменяет противодействие резин агрессивным средам по сравнению со статическими условиями. Наибольшая специфичность динамических условий нагруже-пия резины проявляется при интенсивном химическом взаимодействии резины со средой, в частности при воздействии на полимеры жидких окислительных сред. Образующаяся при этом пленка химически перерожденного материала при статическом взаимодействии препятствует дальнейшему взаимодействию резины со средой. При динамическом взаимодействии эта пленка разрушается, что ускоряет процесс и резко увеличивает скорость динамической ползучести по сравнению со статической. При многократных деформациях значительную роль в усталости полимеров играет большая неравномерность в распределении напряжений (по сравнению с действием статического напряжения), а при больших частотах выделение теплоты и ускорение релаксационных процессов .

Известно, что модуль упругости клея на два и более порядка чем у металлов, а его толщина примерно на порядок меньше толщины образцов. Поэтому при нагружении взаимное перемещение склеенных образцов незначительно и сравнимо с их собственной упругой деформацией [101]. При дальнейшем увеличении нагрузки основную роль начинает играть жесткость клея и подложки. Максимальная деформация склеиваемых материалов наблюдается у кромок соединения, а по мере отдаления от них она снижается. Это свидетельствует о неравномерном распределении напряжений [102] вдоль слоя клея. По мере роста нагрузки напряжения концентрируются на концах нахлестки, вследствие чего возникает «пик» напряжений. Значение этого «пика» в зависимости от жесткости клея может в 3—8 раз превышать средние напряжения, возникающие под действием нагрузки. Поэтому разрушение начинается у кромок соединений. Так как края нахлестки более нагружены, чем ее середина, то прочность обычно повышается не пропорционально площади склеивания. Влияние длины нахлестки в соединении стальных образцов, склеенных клеем Аральдит, на прочность показано ниже [103, 104]:

Известно, что модуль упругости клея на два и более порядка иже, чем у металлов, а его толщина примерно на порядок [еньше толщины образцов. Поэтому при нагружении взаимное [еремещение склеенных образцов незначительно и сравнимо с [х собственной упругой деформацией [101]. При дальнейшем 'величении нагрузки основную роль начинает играть жесткость :лея и подложки. Максимальная деформация склеиваемых ма-'ериалов наблюдается у кромок соединения, а по мере отдале-[ия от них она снижается. Это свидетельствует о неравномер-юм распределении напряжений [102] вдоль слоя клея. По мере юста нагрузки напряжения концентрируются на концах на-:лестки, вследствие чего возникает «пик» напряжений. Значе-1ие этого «пика» в зависимости от жесткости клея может в $—8 раз превышать средние напряжения, возникающие под действием нагрузки. Поэтому разрушение начинается у кромок соединений. Так как края нахлестки более нагружены, чем ее се-)едина, то прочность обычно повышается не пропорционально шощади склеивания. Влияние длины нахлестки в соединении стальных образцов, склеенных клеем Аральдит, на прочность юказано ниже [103, 104]:

При ориентации неоднородность в распределении напряжений, казалось бы, должна увеличиваться, однако имеются данные как по уменьшению29 а для уже ориентированного материала, так и по увеличению31 а при сильной вытяжке его в процессе испытания. Активный (высокодисперсный) наполнитель с точки зрения его влияния на равномерность распределения напряжений должен был бы действовать на коэффициент b противоположно грубо-дисперсному (т. е. увеличивать этот коэффициент). Однако введение активного наполнителя, наоборот, приводит к уменьшению b (рис. 161).

Во внешней задаче тело рассматривается как линейно-упругое или линейно-вязкоупругое. Предполагая найденным решение задачи о распределении напряжений в теле с разрезами, Салганик рассматривает внешний коэффициент интенсивности напряжений как известную функцию приложенных нагрузок и геометрических характеристик, в том числе размеров дефекта. Во внутренней задаче все внешние размеры, характеризующие геометрию тела с дефектом и распределение приложенных нагрузок, принимаются бесконечными.

Другой причиной зависимости прочности адгезионного соединения от толщины слоя адгезива могут быть внутренние напряжения [39, 40, 42, 45, 48, 56]. Суммарный эффект действия напряжений, приводящий к ослаблению адгезионной связи, оказывается выше в случае более толстых слоев адгезивов. При более равномерном распределении напряжений в адгезионном соединении зависимость прочности от толщины слоя адгезива проявляется меньше [57, с. 27]. Это, в частности, наблюдается на склеенных встык кольцеобразных образцах при испытании на кручение, когда возникает однородное напряженное состояние с небольшой

В стеклопластиках значительная концентрация напряжений наблюдается на концах волокон наполнителя. В адгезионных соединениях, находящихся под нагрузкой, а также в образцах для определения адгезионной прочности эта неоднородность в распределении напряжений усугубляется. На рис. IV.32 показаны склеенные встык образцы для измерения адгезии методом нормального отрыва (см. гл. V), и приведена микрофотография участка клеевого слоя в поляризованном свете. Видна концентрация напряжений по краям соединения, и особенно в углах. Краевой эффект,

с четко выраженной локализацией микронапряжений при одновременном достаточно равномерном распределении напряжений в макромасштабе. Эти обстоятельства и приводят к отмеченным выше особенностям деформации системы пленка полимера — металлическая подложка. Следствием появления в пленке полимера при ее деформации совместно с подложкой вынужденной высокоэластической деформации являются ориентационные процессы и упрочнение пленки. Эффект ориентационного упрочнения пленки, деформированной на подложке, был впервые описан в работе [308]; дальнейшее исследование [309] показало его универсальность: пленки различных эмаль-лаков при деформации совместно с подложкой обнаруживают этот эффект (рис. IV.49).

Мусхелишвили один из первых обратил внимание на сингулярность решения задачи о распределении напряжений в трещине с острой вершиной. Согласно формуле (4.4), при х = 0, т. е. в вершине микротрещины, аг/ = сх> (рис. 4.15), и, следовательно, трещина при любой нагрузке будет разрушать образец. Опыт, однако, показывает, что трещина будет расти только при значении о„, большем некоторого порогового значения (безопасного 'Оо ПРИ термофлуктуациоином разрушении и критического ак при атермическом разрушении). Баренблатт [4.27] устранил это противоречие, учтя молекулярные силы сцепления, действующие между стенками трещины вблизи ее вершины. Эти силы направлены противоположно растяжению. Поэтому вблизи вершины трещины кривая 1 в действительности не идет вверх, а загибается, и в вершине трещины (х=0) напряжение становится «равным о*.




Растягивающего напряжения Растяжении относительное Растяжении вулканизатов Растертого нафталина Растительных организмах Растворяющей способностью Радиационно химического Растворах минеральных Растворах оснований

-