|
|
|
Главная --> Справочник терминов Разрушения надмолекулярных Область II усталостного разрушения характеризуется тем, что период образования зародышей трещин серебра предшествует их росту и появлению медленно, а затем катастрофически быстро растущей трещины. Данный тип усталостного разрушения наблюдается при значениях напряжения, чуть меньших напряжения о,-, при котором 'Непосредственно начинается рост трещины серебра. Зависимость NP от а значительно более слабая. Это приводит к тому, что при меньших значениях напряжения происходит задержка начала роста трещины серебра, а также понижается скорость медленного роста простой трещины. По-видимому, наклон кривой (^1,4 МПа на 1 цикл NF) будет характерен для многих полимеров [142, 153]. Атермический механизм разрушения наблюдается тогда, когда тепловые флуктуации не играют роли и процесс разрыва определяется только напряженным состоянием материала (низкие температуры или большие скорости нагружения, когда скорость распространения трещины определяется упругими свойствами твердого тела и запасом упругой энергии в нем). Аналогичный механизм разрушения наблюдается при отрыве пленки высокоэластического материала от твердой . поверхности. При малой скорости отслаивания наблюдается когезионный тип разрушения: сначала образуются тяжи, которые затем разрываются. На поверхностях пленки и подложки остаются следы этих тяжей (поверхности шероховатые). При больших скоростях наблюдается адгезионный тип разрушения, когда тяжи не образуются и пленка целиком отрывается от поверхности подложки (поверхность гладкая). В заключение следует отметить, что упрощения, приводящие к формуле (I. 20) и последующим, по существу эквивалентны предположению о необратимости роста трещин. Для твердых тел необратимость процесса разрушения наблюдается при определен- Аналогичный механизм разрушения наблюдается при отрыве пленки высокоэластического материала от твердой поверхности41. При малой скорости отслаивания наблюдается когезион-ный тип разрушения: сначала образуются тяжи, которые затем разрываются. На поверхностях пленки и подложки остаются следы этих тяжей (поверхности шероховатые). При больших скоростях наблюдается адгезионный тип разрушения, когда тяжи не образуются и пленка целиком отрывается от поверхности подложки (поверхность гладкая). Рассмотренный механизм разрушения наблюдается как у пространственно-структурированных каучукоподобных полимеров, так и у технических резин, наполненных сажей33»34. Знание этого механизма имеет большое практическое значение для правильного понимания процессов разрушения резино-технических изделий, подвергающихся в эксплуатации длительному действию постоянных или переменных нагрузок. При этом разрушение начинается с медленной стадии разрыва, практически полностью определяющей долговечность изделий. В этом смысле стандартные испытания резин на разрывной машине не отражают истинной картины разрушения изделия в эксплуатации. Такой характер разрушения наблюдается для полимеров хрупких в стандартных условиях испытаний. Сама по себе хрупкость может быть следствием либо молекулярной структуры полимера (густосетчатые), либо определена физическим состоянием полимерного материала при температуре испытания. Подробнее вопрос влияния температуры на деформационно-прочностные свойства пластмасс будет рассмотрен ниже. Сформулированы два представления о процессе разрушения в полимерах. Согласно первому, разрыв полимерных цепей происходит одновременно по всему объему образца (в слабых или перенапряженных микроучастках структуры), согласно второму, он происходит последовательно по мере разделения образца на части очагом разрушения. Первый процесс мог бы реализоваться в материале с идеальной структурой и играет лишь ограниченную роль при разрушении полимера в высокопрочном состоянии. Критерием разрушения в первом процессе является критическая концентрация разорванных цепей. Второй процесс реализуется для всех технических материалов с начальными и возникшими под нагрузкой опасными микротрещинами. Этот процесс разрушения наблюдается практически во всех реальных случаях. Критерием разрушения при втором процессе, согласно механике разрушения, является пороговое напряжение, выше которого упругая энергия образца равна энергии разрушения или превышает ее, а согласно физике разрушения — безопасное напряжение, выше которого скорость разрыва цепей превышает скорость их рекомбинации под действием тепловых флуктуации. Последующие главы будут посвящены механике и физике разрушения полимеров с микротрещинами. в основном межмолекулярных взаимодействий, а механизм медленного разрыва эластомеров в целом состоит из элементарных актов, включающих в себя как преодоление межмолекулярного взаимодействия при образовании тяжей, так и последующий разрыв химических связей при разрыве тяжей. Основной же вклад в долговечность эластомеров вносит медленная стадия разрушения, на которой скорость процесса разрушения лимитируется не разрывом химических связей, а деформацией в микрообъемах, приводящей к микрорасслоению материала на тяжи. Такой же механизм разрушения наблюдается и у несшитых эластомеров ',[7.98], но при нагрузках, меньших предела пластичности сгп (см. рис. 7.1). Предположение о том, что кинетика процесса разрушения эластомеров определяется, как и вязкое течение, главным образом, межмолекулярными связями, впервые было высказано в работах Гуля [2.3, 7.100]. Аналогичный механизм разрушения наблюдается при отрыве пленки высокоэластического материала от твердой поверхности. При малой скорости отслаивания происходит когезионное разрушение: сначала образуются тяжи, которые затем разрываются. На поверхностях пленки и подложки остаются следы этих тяжей (поверхности шероховатые). При больших скоростях наблюдается адгезионный тип разрушения, когда тяжей нет и пленка целиком отрывается от поверхности подложки (поверхности гладкие). В случае энтропийного механизма при переходе в процессе разрушения надмолекулярных образований от упорядоченной к неупорядоченной структуре 5 возрастает. В частности, приняв для энт-- 2) разрывы пространственной сетки, образованной макромолекулами f? пачками, что понижает соггротнвлеггие деформнровагшю. При растяжении и простом сдвиге роль процессов ориентации структурных элементов и разрушения надмолекулярных образова-titju в полимерных системах различна^ В условиях растяжения более важную роль может играть ориентационньш эффект; при сдвиге, когда особенно легко осуществляется значительное относительное перемещеяие соседних макромолекул и различных надмолекулярных образований и непрерывно совершается их вращение большое значение приобретают процессы разрушения про-страЕЕствегтой сетки, 1) разрывы пространственной сетки, образованной макромолекулами ц пачками, что понижает сопротивление деформированию. При растяжении и простом сдвиге роль процессов ориентации структурных элементов и разрушения надмолекулярных образова-HHi'r в полимерных системах различна. В условиях растяжения более важную роль может играть ориентационньш эффект; при сдвиге, когда особенно легко осуществляется значительное относительное перемещение соседних макромолекул и различных надмолекулярных образований и непрерывно совершается их вращение большое значение приобретают процессы разрушения про-страЕ1стве[[1[Ой сетки. 1) разрывы пространственной сетки, образованной макромолекулами ц пачками, что понижает сопротивление деформированию. При растяжении и простом сдвиге роль процессов ориентации структурных элементов и разрушения надмолекулярных образова-Huit в полимерных системах различна. В условиях расгяжения более важную роль может играть ориентационньш эффект; при сдвиге, когда особенно легко осуществляется значительное относительное перемещение соседних макромолекул и различных надмолекулярных образований и непрерывно совершается их вращение большое значение приобретают процессы разрушения про-страЕ!ствея![Ой сетки. * При введении в- аморфный поливинилхлорид диоктилфталата в количест-вах, недостаточных для разрушения надмолекулярных структур (например, аач-ки), увеличивается, по-видимому, подвижность пачек, что способствует улучшению укладки и повышению степени упорядоченности их; в результате уменьшается деформируемость и возрастает прочность полимера. * При введении в- аморфный поливинилхлорид диоктилфталата в количествах, недостаточных для разрушения надмолекулярных структур (например, аач-ки), увеличивается, по-видимому, подвижность пачек, что способствует улучшению укладки и повышению степени упорядоченности их; в результате уменьшается деформируемость и возрастает прочность полимера. Изложенные выше представления о релаксационной природе аномалии вязкого течения не исключают одновременного существования и других причин аномалии вязкости. Среди этих дополнительных причин прежде всего следует указать возможность разрушения надмолекулярных образований, возможность ориентации макромолекул и, наконец, механической деструкции полимерных молекул под действием напряжения сдвига (механохимическое течение). Действие всех этих причин проявляется в систематическом отклонении экспе-46 Изложенные выше представления о релаксационной природе аномалии вязкого течения не исключают одновременного существования и других причин аномалии вязкости. Среди этих дополнительных причин прежде всего следует указать возможность разрушения надмолекулярных образований, ориентации макромолекул и, наконец, механической деструкции полимерных молекул под действием напряжения сдвига (механохимическое течение). Существование всех этих причин проявляется в систематическом отклонении экспериментальных точек от осредняющей кривой (см. рис. II. 6). Исследованию необратимого течения каучукоподобных полимеров (по-лиизобутилен) посвящены работы [15]. Наличие экстремума на деформационной кривой также объяснено авторами как результат процесса разрушения надмолекулярных структур. Микроскопическое исследование образцов, вторично деформированных на ПРШП в направлении, перпендикулярном к предыдущему растяжению, показало весьма разнообразные картины разрушения надмолекулярных образований в пленках гуттаперчи. Представлялось существенным выяснить, является ли механизм разрушения надмолекулярных образований с возникновением последовательных шеек характерным только для крупносферолитных структур в ППО или это явление носит более общий характер. С этой целью были проведены аналогичные опыты на образцах ППО, обладающих различной надмолекулярной структурой. Опыты показали, что характер разрушения надмолекулярных структур с образованием последовательных шеек сохраняется для ебразцов всех типов и даже для случая,  Разработан технологический Разрешающей способностью Разрежении создаваемом Расщепление происходит Разрушения химических Разрушения напряженных Разрушения структуры Разрушение кристаллических Разрушение происходит |
- |
Навигация