|
|
|
Главная --> Справочник терминов Усталостная прочность 74. Регель В. Р., Лексовский А. М. Изучение циклической усталости полимеров на основе представлений кинетической концепции разрушения.— Механика полимеров, 1969, т. 5, с. 70—96; Регель В. Р. Кинетическая концепция прочности как научная основа для прогнозирования долговечности полимеров под нагрузкой.— Механика полимеров, 1971, т. 7, с. 98—112. Временная зависимость прочности полимеров, рассмотренная в предыдущих разделах, наблюдается при действии на материал постоянных нагрузок (напряжений). Это явление было названо статической усталостью или длительной прочностью материала [12; 11.31]. Результаты экспериментальных и теоретических исследований статической усталости полимеров являются фундаментальными в выяснении природы и механизмов разрушения этих материалов, а также для инженерной оценки и прогнозирования долговечности изделий. 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 . В близкой связи с процессами старения находятся явления утомления и усталости полимеров. Утомление, наступающее в результате многократной деформации — динамическое утомление или длительного нахождения полимера в напряженном состоянии — статическое утомление, вызывает постепенное изменение свойств материала, называемое усталостью. Эти изменения могут вначале иметь как обратимый, так и необратимый характер, но, накапливаясь, всегда приводят к необратимым явлениям, которые заканчиваются разрушением полимерного образца. Утомляемость чаще всего измеряется числом циклов (JV) деформации, приводящим к разрушению полимерного материала (выносливость); приложенная при этом нагрузка представляет собой усталостную прочность, которая снижается с увеличением N. В близкой связи с процессами старения находятся явления утомления и усталости полимеров. Утомление, наступающее в результате многократной деформации — динамическое утомление или длительного нахождения полимера в напряженном состоянии — статическое утомление, вызывает постепенное изменение свойств материала, называемое усталостью. Эти изменения могут вначале иметь как обратимый, так и необратимый характер, но, накапливаясь, всегда приводят к необратимым явлениям, которые заканчиваются разрушением полимерного образца. Утомляемость чаще всего измеряется числом циклов (JV) деформации, приводящим к разрушению полимерного материала (выносливость); приложенная при этом нагрузка представляет собой усталостную прочность, которая снижается с увеличением N. УТОМЛЕНИЯ И УСТАЛОСТИ ПОЛИМЕРОВ 292 МЕХАНОХИМИЯ ПРОЦЕССОВ ИЗНОСА, ИСТИРАНИЯ, УТОМЛЕНИЯ И УСТАЛОСТИ ПОЛИМЕРОВ Сводка данных по динамической усталости полимеров, в частности резин, по работам зарубежных исследователей до 1950 г. имеется в статье Диллона1. Там же приведена классификация динамических испытаний. Центральным разделом книги является пятая глава, в которой развиваются современные представления о механике разрушения полимеров. Весьма плодотворным представляется феноменологический аспект этой проблемы, оперирующий критерием структурной поврежденно-сти. Не менее важна и шестая глава, в которой анализируются основные разновидности статической усталости полимеров, включая старение. Снижение напряжений для i> 1 (рис. 5.17) , т. е. о< 1/а, вызывает уменьшение кривизны кривой ф^г^). При о — >-0 она 1вькрождается в прямую гр = 1. В этих условиях и возникает широко распространенная разновидность статической усталости полимеров, которую в инженерной практике обычно называют термином «старение» [13]. Уже при о > 0, когда еагрузка изменяется в диапазоне О^а^Ос, экспоненциальная временная зависимость хрупкой прочности полимеров (5.105) фактически трансформируется в гиперболическую: Временная зависимость прочности полимеров, изложенная в предыдущих разделах, наблюдается при действии на материал постоянных нагрузок (напряжений). Это явление было названо статической усталостью, или длительной прочностью материала. Результаты экспериментальных и теоретических исследований статической усталости полимеров являются фундаментом для выяснения природы и механизмов разрушения этих материалов, а также инженерной оценки и прогнозирования долговечности изделий. Как видно из рис. 118, применимость металлов для изготовления аппаратов и труб зависит от температурного интервала эксплуатации этих изделий. При пониженных температурах механические свойства металлов (хрупкость, усталостная прочность и др.) изменяются. Коррозионный износ металлов при этом также усиливается, хотя и в меньшей степени. Шифр смеси Усталостная прочность при растяжении, МПа Относительное удлинение, % Остаточное удлинение, % Твердость поТМ-2 Истираемость, см3/(квт-ч) У полимеров, находящихся в высокоэ.пастическом состоянии, гистерезисные потери намного выше по сравнению со стеклообразными. Поэтому все рецептурные и технологические факторы, приводящие к снижению потерь (замена каучука на более гибкий, повышение гибкости за счет введения небольшого количества пластификатора и др.), способствуют повышению динамической выносливости. Мягкие резины с невысоким модулем характеризуются большей выносливостью при работе в режиме е0 = соп51, а жесткие — в режиме ао = соп51. Наполнители, например технический углерод, оказывают сложное влияние на динамическую усталость: при ео^е0* определяющим фактором является способность наполнителя ускорять или нпгибировать окисление, а при ео—ескр влияние наполнителя на /Уц зависит от его влияния на уровень гистерезисных потерь — чем в большей степени наполнитель увеличивает потерн, тем больше снижаются усталостная прочность н динамическая выносливость. При травматических операциях применение металлических пластин, крепящихся к кости при помощи винтов, — распространенный способ восстановления переломов кости и ее дефектов. Специфика применения пластин-имплантантов предполагает наличие у материала высокой прочности на сжатие и изгиб, а также определенной пластичности. Это связано с возникновением значительных изгибающих моментов и наличием отверстий-концентраторов в пластине. Усталостная прочность при этом особой роли не играет, поскольку время нахождения пластины-имплантанта усталостная прочность, стойкость к ползучести при ком- Воздействие кислорода воздуха приводит к окислительной деструкции молекул и их структурированию. При этом усталостная прочность резко снижается. Присутствие озона даже в небольших концентрациях вызывает растрескивание резин, причем скорость образования трещин возрастает с увеличением деформации. Наибольшей выносливостью в этом случае обладают каучуки, содержащие наименьшее количество химически активных связей. Усталостная прочность резин зависит от характера деформации, режима нагружения, амплитуды деформации, ее частоты. При обработке резиновых смесей на червячных машинах с вакуум-отсосом Kqrje3HOHHaj_jipg4HocTb (а также прочность при растяжении и усталостная прочность вулканизатов) повышаются, что приводит к повышению физико-механических показателей почти во всей области рабочих температур и скоростей переработки. При экструзии без вакуумирования лучшие показатели могут быть получены (рис. 2.7) лишь в ограниченной области температур и скоростей деформации [11, 12]*. Естественно, что пониженная прочность связи в слоях покрышки не могла не отразиться на показателе стендовой ходимости. Средняя ходимость шин 260-508Р мод. ИН-142Б с брекером из металлокорда бельгийского производства составила 3350 км, а в случае использования металлокорда орловского производства только 335 км. Таким образом, опыт длительного использования на объединении ОАО "Нижнекамскшина" металлокордов российского и зарубежного производства позволяет нам сделать следующие рекомендации отечественной метизной промышленности, выполнение которых позволит шинникам резко улучшить качество выпускаемых шин: улучшить структуру катанки за счет исключения микротрещин и твердых неметаллических включений; улучшить качество латунного покрытия за счет стабильности толщины и химсостава, сплошности латунного покрытия, снижения содержания на поверхности смазки; снять остаточное кручение корда; уменьшить разброс метража на катушках; исключить наличие нелатунированных участков; улучшить качество упаковки металлокорда и сделать ее одноразовой; для комплексной оценки металлокорда разработать и внести в его характеристику такие показатели, как "усталостная прочность при изгибе", "коррозионная стойкость металлокорда", "сплошность латунного покрытия"; для облегчения проникновения резиновой смеси между стренгами стального каната увеличить шаг свивки металлокорда на 15-20 %. Усталостная прочность на приборе Хан-тера (обрезиненный, сухой корд) (И/мм2) 1000 1050 1000 Усталостная прочность на приборе Хантера (обрезиненный, предварительно кондиционированный корд) (И/мм2) <300 <400 400  Углеводороды обладающие Устойчивых комплексов Устойчивой дисперсии Устойчивого помутнения Устойчивость дисперсии Устойчивость соединения Устойчивую структуру Устройство позволяющее Утрачивают способность |
- |
Навигация