|
|
|
Главная --> Справочник терминов Усталостную прочность Используя индикатор усталости, отрегулированный по нагрузке, Банселл и Хирль [77] еще раньше получили характерную морфологическую картину усталостного разрушения волокна ПА-66. Для реализации данного усталостного механизма необходимо исследование с изменяемыми до нуля циклическими нагрузками. В таких условиях волокно ослабляется при максимальной нагрузке, составляющей лишь 60 — 70 % исходной растяжения. Морфология данного усталостного ослабления подобна показанной на рис. 8.20. Очевидно, что разрыв материала не выявил никакого особого усталостного эффекта. Однако если условия нагружения изменялись таким образом, что включали и нулевое растяжение или даже напряжение сжатия, то выявлялись особенности морфологии усталостного разрушения. Волокна, разрыв которых происходил через 105 циклов, характеризовались распространением трещины почти параллельно направлению оси волокна. Как показано на рис. 8.23, а [86], это приводит к образованию длинного хвоста 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]. дробно рассмотрены в гл. 8 (разд. 8.2.3). При этом остался открытым вопрос о механизме распространения усталостной трещины. Всестороннее освещение данного вопроса содержится в книге Херцберга «Механика деформирования и разрушения промышленных материалов» [3]. В данной работе или в обзорных статьях Плюмбриджа [217], а также Мэнсона и Херцберга [218] можно найти детальное описание различных стадий роста усталостной трещины, особенностей усталостного разрушения поверхностей, различных теоретических способов вывода уравнений для скорости роста трещины и кривых а — N для множества однородных и наполненных полимеров. Для металлов эти вопросы рассмотрены в работах [3, 217, 218]. Здесь будут приведены лишь некоторые последние результаты, непосредственно связанные с цепной природой макромолекул [173, 178, 191, 215—220]. Как и следует ожидать, рост обычной трещины при постоянной или нарастающей нагрузке и развитие усталостной трещины имеют довольно много общего. Так, в обоих случаях на поверхностях статического и усталостного разрушения выявляется область медленного роста и быстрого распространения трещины. Очень хорошо согласуются между собой коэффициенты интенсивности напряжений, полученные в обоих случаях при переходе от устойчивого роста трещины к неустойчивому ее росту [218]. Большинство авторов выражают скорость устойчивого роста усталостной трещины с помощью эмпирической зависимости: По-видимому, .частотная зависимость скорости распутывания молекулярных клубков в утомленных фибриллах частично определяет влияние частоты на скорость роста трещины. Кроме того, в деформированном материале, содержащем трещины серебра, происходит гистерезисный нагрев. Оба эффекта суммируются, приводя к явной частотной зависимости процесса роста трещины в области А для различных материалов, таких, как ПК и ПММА [219, 220] и поли(2,6-диметил-1,4-фенилен оксид), ПВХ, ПА-66, ПК, ПВДФ, ПСУ [220]. Как отметили Скибо и др. [220], чувствительность явления усталостного разрушения к частоте изменяется в зависимости от температуры. Она достигает максимума при такой температуре, когда внешняя частота (утомления) соответствует частоте внутренних сегментальных скачков (процесс р-релаксации). Здесь D — относительная деформация выступов (неровностей поверхности); Ятах — максимальная высота выступов, мкм; р — параметр кривой опорной поверхности; d — диаметр пятна касания; АИЗ — постоянная, зависящая от вида износа, и п — число циклов, приводящих к усталостному разрушению трущихся поверхностей. Когда Л'из'С!, а пЗ>1, преобладает износ, связанный с микрорезанием. При /(из и-cl износ практически полностью определяется усталостным механизмом. Если же 0,1 Влияние частоты деформации определяется изотермнчпостью процесса. Повышение частоты в неизотермических условиях (например, при многократных деформациях массивных изделий, изготовленных из материала с плохой теплопроводностью) приводит к снижению числа циклов до разрушения ввиду высокого теплообразования в сис!еме и интенсивного протекания реакций окисления. Если же деформирование полимера происходит в изотермических условиях (например, тонкостенных издсчий с хорошей теплопроводностью) при наличии агрессивного реагента (например, озона), то скорость усталостного разрушения Ми определяется зависимостью В зоне усталостного разрушения отсутствуют какие-либо признаки пластической деформации. Ширина раскрытия усталостной трещины у выхода ее на поверхность в начальной стадии разрушения не превышает нескольких микрон. Трещины водородного растрескивания появляются на стенках аппарата при проникании атомарного водорода в структуру металла. Такое растрескивание характерно для аппаратов, работающих в среде водорода» сероводорода при высоком давлении. Наибольшую склонность к образованию трещин от воздействия атомарного водорода имеют высокоуглеродистые стали. Характер водородного растрескивания аналогичен усталостному растрескиванию и возникает в первую очередь в местах концентрации напряжений. Наличие пластификаторов и модификаторов, а также повышение температуры способствуют уменьшению концентрации напряжений в вершинах трещин [12, с. 72—75], что приводит к замедлению процессов усталостного разрушения соединений. Однако при этом может изменяться статическая прочность, экстремально зависящая от концентрации пластификатора (рис. 5.2). Повышение содержания пластификатора выше оптимального приводит к снижению когезионной прочности [33]. Наличие пластификаторов и модификаторов, а также повышение температуры способствуют уменьшению концентрации напряжений в вершинах трещин [12, с. 72—75], что приводит к замедлению процессов усталостного разрушения соединений. Однако при этом может изменяться статическая прочность, экстремально зависящая от концентрации пластификатора (рис. 5.2). Повышение содержания пластификатора выше оптимального приводит к снижению когезионной прочности [33]. В последнее время особое внимание уделяется изучению структурных факторов, влияющих на усталостную прочность, механические потери (гистерезис) и теплообразование полиуретанов [65, 66]. нас А. П. Влияние некоторых добавок и окружающей среды на статическую и усталостную прочность полиамидов.— Механика полимеров, 1966, т. 2, № 1, с. 60—66; Кучинскас В. К., Мачюлис А. Н. К вопросу усталости и разрушения пластифицированных и стабилизированных полиамидов.— Механика полимеров, 1968, т. 4, № 4. с. 693—697. схемы на рис. 13.12 видно, что при утомлении снижается как оср, так-и амплитудное значение напряжения сто. Одновременно развивается и процесс утомления, основным признаком которого является снижение прочности. Когда прочность окажется равной суммарному напряжению (стп> + (Т0), произойдет разрушение. Сопротивление полимера утомлению или усталостную прочность удобно характеризовать не временем до разрушения, а числом циклов деформации до разрушения Np. Если 20—30 лет тому назад учение о коррозии охватывало преимущественно процессы самого окисления металлов, главным образом с зодных растворах, то в настоящее время обнаружен целый ряд явлений, когда химическое действие среды сочетается с механическими и другими физическими воздействиями на металл в прочее-се его службы, а именно: влияние среды на усталостную прочность металла, коррозионное растрескивание, коррозия при ударе струи жидкости и т. д. [9]. Результаты испытаний на усталостную прочность полипропилена при циклической нагрузке до сих пор не публиковались. Однако известно, что в ориентированном состоянии он способен выдерживать без разрушения практически неограниченное число перегибов на ±180°. и усталостную прочность полиэфирного армирующего материала. Поэтому при применении полиэфирных нитей в резиновых технических изделиях или в качестве автомобильного корда [118] требуется тщательный выбор состава резиновых смесей и пропиточных материалов. усталостную прочность стальных труб для глубокого бурения в сероводо- Действие света также отрицательно сказывается на усталости резин. В присутствии активных противостарителей влияние окружающей среды на усталостную прочность вулканизатов существенно снижается. Высокой усталостной прочностью обладают резины с высокой прочностью при растяжении, малыми гистерезисными потерями и большой химической стойкостью. Преобладающее влияние одного из перечисленных свойств на усталостную прочность резин зависит от природы материала, режима деформации и характера внешних воздействий. Каучуки НК и СКИ-3 обладают высокой прочностью и малыми гистерезисными потерями, но недостаточной химической стойкостью, поэтому они широко используются в изделиях, работающих в условиях динамических нагрузок, но с введением антиоксидантов и противостарителей. Ханн с коллегами [168] методом жидкостной хроматографии показал образование во время вулканизации из TBSI ускорителя TBBS. Повышенная стойкость к реверсии в присутствии сульфснимидного ускорителя вызвана преимущественным образованием моно- и дисульфидных полученных поперечных связей. Комбинация стабильной сетки с более низкими скоростями реакций структурирования и реверсии обеспечивает более высокую теплостойкость и усталостную прочность, низкое теплообразование и уменьшенную остаточную деформацию резин. Компактные нити металлокорда - это нити металлокорда, состоящие из ряда металлических волокон, которые скручиваются одновременно в одном и том же направлении кручения. Данная конструкция обеспечивает ряд преимуществ: 1 - она может изготавливаться в одну стадию, что делает ее более дешевой; 2 - она имеет линейные контакты между филаментами, что повышает усталостную прочность и стойкость к фреттингу, обусловленные большей площадью контакта и меньшим контактным давлением по сравнению с конструкциями металлокорда, которые имеют точечный контакт между проволоками различных слоев.  Устойчивых соединений Устойчивое кристаллическое Устойчивостью образующегося Устойчивость комплекса Устойчивости образующихся Устраняется возможность Углеводороды получаемые Утверждение справедливо Увеличения длительности |
- |
Навигация