Главная --> Справочник терминов


Разрушающим напряжением Неорганическим связующим, привлекающим к себе внимание благодаря низкой стоимости, малой токсичности и отсутствию посторонних примесей, является силикат натрия. К недостаткам форм на основе силиката натрия относятся относительно низкая прочность (легко разрушаются) и ограниченный срок хранения. Для ускорения отверждения, повышения разрушающих напряжений и снижения влагопоглощения таких форм рекомендуют применять различные органические добавки.

Распределение значений разрушающих напряжений для однотипных образцов обычно выражают с помощью функции распределения

на рис. i.o иредстаьлени распределение значений разрушающих напряжений, полученное в результате испытания на разрыв 1000 образцов целлюлозных волокон [112, с. 325]. Ступенчатая кривая представляет собой функцию распределения, найденную опытным путем. Площадь каждой ступени равна относительному числу волокон, для которых значения разрушающих напряжений лежат между 0,0 и 0,1; 0,1 и 0,2 и т. д. Плавная кривая построена в соответствии с теоретическим уравнением Вейбула [105]:

На рис. 1.6 приведены кривые распределения разрушающих напряжений, рассчитанных на начальное сечение образца вулка-низата бутадиен-стирольного (некристаллизующегося) каучука [115, с. 50]. По оси ординат отложено значение

Чтобы рассчитать число циклов, необходимое для уменьшения прочности а,, до значения сгр = сгмакс (критерий разрушения), рассмотрим соотношение разрушающих напряжений циклов первого (до утомления) и последнего (когда разрушение осуществляется в процессе циклической нагрузки):

Значение 0Р оценивается обычными методами определения разрушающих напряжений при постоянной скорости нагружения, а стх —методом квазиравновесной деформации (если имеют дело со сшитым эластомером) [15, с. 422]. При этом образец полимера с развитой пространственной структурой растягивают до достижения определенной, достаточно малой степени деформации и выдерживают в таком состоянии до тех пор, пока не установится квазиравновесное значение напряжения (практически постоянное напряжение, устанавливающееся в процессе релаксации). После этого задается большая степень растяжения, при которой образец вновь выдерживают до устано-влспия квазиравиовссного папря-жения. Эта операция повторяется Ц многократно вплоть до разрыва образца. Так как для разных вул-канизатов из разных каучуков, но при одинаковой степени поперечного сшивания получали только одно значение ах, то можно считать, что ах, определенное таким методом, обусловлено противодействием только химических связей.

Разрыв этих же вулканизашв при ра-схижс-п-нн ^ пии^-нюГ, скоростью деформации приводит к тем большим значениям разрушающих напряжений, чем более полярен каучук, чем выше скорость деформации и чем ниже температура. Значение разрушающего напряжения во всех случаях больше значения, полученного при квазиравновесном способе деформирования.

Оказалось, что описанные образцы полипропилена, характеризующиеся различной агрегацией кристаллической фазы, сильно различаются как по способности к деформации (рис. IV.6), так и по значениям разрушающих напряжений (рис. IV.7). Вначале в интервале скоростей, при которых развивается высокоэластическая деформация и происходит ориентация материала в процессе вытяжки, для всех трех исследованных типов образцов на-

Если бы сопротивление разрушению обуславливалось бы только противодействием за счет сил главных химических валентностей, то в рассматриваемом случае значения разрушающих напряжений для всех трех типов полимеров были бы одинаковыми, так как характер химических связей в цепи и между цепями для всех трех типов образцов одинаков. Однако одинаковые сопротивления разрушению получались только при одном способе испытания, а именно при так называемом квазиравновесном способе деформации. При этом образцы подвергаются последовательной деформации, проходящей ряд дискретных значений вплоть до разрушения. Каждое из значений деформации поддерживается такое время, в течение которого в основном заканчивается процесс релаксации напряжения. Смысл такого метода заключался в том, что при заданной постоянной температуре испытания в результате флуктуации тепловой энергии связи межмолекулярного взаимодействия рвутся чаще, чем связи сил главных химических валентностей. Поэтому, если в элементарном акте разрыва одновременно рвутся связи первого и второго рода, то при квазиравновесном способе испытания межмолекулярные связи не противодействуют разрыву, поскольку они были преодолены при значениях деформаций, предшествующих разрушающему.

дефектов по размерам 25, 26 разрушающих напряжений 21, 22 Растяжение 12, 32, 35, 73, 83, 105,

Анализ данных по тепловой прочности стеклопластиков (табл. 29) показывает, что при изгибе резкое падение разрушающих напряжений происходит при температурах, выше температуры размягчения соответствующей эпоксидной смолы. Данные табл. 29 подтверждают

Рис. 1, Изменение усадки поверхностного (/), центрального (2) слоев и всего образца (3), а также напряжений а- 105 н/м2 (105н/л2~1 кг/см2) в поверхностном (4) и центральном (5) слоях и разрушающих напряжений апр • Ю5 н/м2 на сжатие (6} в зависимости от влажности и (г/г) для а — первого, б — второго ив — третьего образцов различной дисперсности (см. табл. 1).

Эпоксидные полимеры в отвержденном состоя-нии менее хрупки, чем фенолоформальдегидные, и обладают более высоким разрушающим напряжением при изгибе, что объясняется небольшим числом поперечных сшивок. Они имеют небольшую усадку, высокую адгезию ко многим материалам.

Кратковременная прочность нехрупких стекол характеризуется двумя показателями: пределом вынужденной эластичности ое*л и разрушающим напряжением а(>. Долговечность описывается соотношением аналогичным уравнению (5.43) при а<а(,<. Структурный коэффициент ч=Уэ$ в уравнениях (543) и (5.45)

сходство с «шейкой», возникающей прн вынужденно-эластической деформации, структура их различается. Пластическая «шейка» характеризуется неупорядоченной структурой. Разрушение в этом случае происходит но «шейке» прн невысоких напряжениях В зоне разрыва четко проявляются следы необратимой пластической деформации. Прочность характеризуется пределом текучести ст, который, как правило, совпадает с разрушающим напряжением оР. Иногда сгр называют когезнонной прочностью. Механизм разрушения прн Т^Т„ имеет релаксационный характер и зависит от температуры н скорости деформирования. С увеличением скорости деформирования уменьшается доля пластического разрыва и вероятность образования пластических «шеек», и при достаточно высоких значениях скорости разрушения полимер разрушается как высокоэластическое тело (рис, 540). Прн 7"> >Т* начинается вязкое течение полимера

Влияние структуры на кратковременную прочность определяется физическим н фазовым состоянием полимера. При Т< <Глр полимеры разрушаются но хрупкому механизму и прочность оценивается разрушающим напряжением а*Р. Хрупкое разрушение сопровождается малыми деформациями, при этом не происходит изменения исходной надмолекулярной структуры н дополнительной ориентации макромолекулы. Поэтому определяющими факторами являются прочность химических связей в полимере и его дефектность. При одинаковой степени дефектности Охр повышается с ростом энергии химических связей в основ-нон цепи полимера. Так, для карбоцепных полимеров (полиизопрена, полнхлоропрена, сополимеров бутадиена со стиролом или нитрилом акриловой кислоты) охр находится па одном уровне и составляет примерно 100 МПа Введение в углеводородную цепь атомов меньшей энергии приводит к снижению Охр У по-дисульфндов, содержащих в цели серные связи, характеризующиеся меньшей, чем углеродные, энергией, ОХР снижается до 50—20 МПа.

Одновременно с разрушающим напряжением определяют величину относительного

и повышенным разрушающим напряжением при изгибе

Частное от деления соответствующей силы растяжения на наименьшее поперечное сечение S0 испытуемого образца до испытания дает соответствующее растягивающее напряжение а; следовательно, оно представляет собой силу растяжения, отнесенную к единице площади поперечного сечения (т. е. к 1 см2). Отношение максимальной силы растяжения ЯМакс к начальному поперечному сечению образца называется разрушающим напряжением (пределом прочности) ар = Ямакс/^о- В общем случае под деформацией е понимается удлинение растягиваемого бруска, отнесенное к его первоначальной длине. Относительное удлинение при разрыве ер представляет собой растяжение Д/ = /—/о при -максимальной нагрузке деленное на начальную длину

молекулы благодаря процессу деформации по-новому сориентируются друг отлосительно друга, «текучесть» прекращается и напряжение снова начинает возрастать***. Деформация при этом уменьшается, и наконец происходит разрыв. Напряжение ОБ в этой точке является разрушающим напряжением (разрывной прочностью) при соответствующем удлинении ер. Ко второй группе относятся многие термопласты, например полиоле» фины, полиамид 6, полиамид 6,6 и непластифицированный поли-винилхлорид.

наблюдается внезапного уменьшения напряжения, т. е. не существует предела текучести. Здесь вследствие ориентации макромолекул происходит постепенное ожестчение материала. Дальнейшее увеличение растягивающего усилия приводит к разрыву. Соответствующее напряжение также называется разрушающим напряжением ар, а соответствующее удлинение — относительным разрывным удлинением ер. К этой группе относятся термопласты, содержащие пластификаторы (например, ПВХ), а также каучуки. По кривой нагрузка — удлинение можно вычислить модуль упругости ?", который связан с жесткостью полимеров. По закону Гука между напряжением при растяжении а и удлинением е существует линейная зависимость а = ?е, т. е. модуль упругости легко вычислить по тангенсу угла наклона этой кривой к оси абсцисс в линейной области, т. е. ниже предела пропорциональности. Следовательно

Аналогичные композиции были получены на основе поликарбоната из бисфенола А с другими эластомерами: натуральным каучуком, полибутадиеном, полиизопреном, бутилкаучуком и нитрильным каучуком [121]. Смеси поликарбоната и привитых сополимеров стирола и акрило-нитрила с полибутадиеном также позволяют улучшить термопластичность поликарбоната и перерабатывать композиции литьем под давлением при соотношении поликарбонат: привитой сополимер от (90:30) до (10:70) [118]. Композиция поликарбоната с 50% поли-а-бутена имеет низкую температуру плавления, поэтому этот материал можно перерабатывать при пониженных температурах [122]. Описан новый термопласт «циколой 800», представляющий собой композицию поликарбоната с АБС-пластиком (Гпл = 254,2—276,7 °С), который обладает высокой ударной вязкостью, теплостойкостью, разрушающим напряжением при растяжении, высокой химической стойкостью [123]. Этот термопласт перерабатывается экструзией, литьем под давлением, вакуумформова-иием [123] и применяется в самолетостроении, судостроении, машиностроении, а также для производства защитных шлемов [124].

Композиции на основе поликарбоната и полипропилена (50 вес. %) характеризуются улучшенными механическими свойствами и перерабатываемостью [128]. Композиция из 70—96% поликарбоната, 2—30% полиэтилена и 3—30% полистирола стойка к растрескиванию, действию кипящей воды, обладает повышенной ударной вязкостью образцов с надрезом (20-105 Па) и повышенным разрушающим напряжением при изгибе (82-Ю6 Па), но несколько пониженным разрушающим напряжением при разрыве (55-Ю6 Па); перерабатывается литьем под давлением при 240—250°С [129].




Разработана технология Расщепление некоторых Разработке технологии Разрешающую способность Разрушающего напряжения Разрушают прибавлением Разрушения материала Разрушения органических Разрушение эластомеров

-