Одной из важнейших прочностных характеристик материала является его долговечность (время, протекающее от момента приложения нагрузки до полного разрушения образца). Обычно долговечность материала при различных режимах, имитирующих условия эксплуатации, определяется непосредственно из опыта, а не рассчитывается.[6, С.188]
Исключительный интерес представляет простейший режим постоянных растягивающих нагрузок, так как относительно него имеется определенная ясность (см. гл. I и VI). Возникает вопрос, можно ли, зная временную зависимость прочности при этом режиме испытания, расчетным путем определить долговечность материала при любом другом режиме. Ответ на этот вопрос имеет огромную практическую важность.[6, С.188]
Наиболее опасными дефектами в полимерных материалах, испытывающих хрупкое разрушение, являются микротрещины и субмикротрещины, которые существуют до приложения внешнего напряжения. Очевидно, что прорастание таких микротрещин, которое происходит на первой (медленной) стадии процесса разрушения, и определяет долговечность материала. Рассмотрим разрыв межатомной связи в вершине микротрещины. Для того чтобы его осуществить, необходимо преодолеть потенциальный барьер высотой U (рис. 64). Выше уже говорилось о том, что наряду с разрывом связей между атомами возможен и процесс восстановления связей. Для того, чтобы последний осуществился, необходимо преодолеть потенциальный барьер U', величина которого меньше U(U'представлена зависимость потенциальной энергии атомов в вершине микротрещины в зависимости от расстояния между ними. Минимум -потенциальной энергии, расположенный слева, соответствует равновесному положению атомов вдали от трещины; второй минимум, расположенный справа, соответствует равновесному положению атомов, которые после разрыва оказались на свободной поверхности образца. Поверхностная потенциальная энергия твердого тела, отнесенная к двум атомам, между которыми разорвана связь, равна разности:[9, С.295]
Длинные и гибкие цепи полимера способствуют монотонному частично неупругому деформированию материала при постоянной нагрузке, а именно деформации ползучести. В статистических теориях разрушения обычно специально не рассматривается степень деформации при ползучести. Можно напомнить (разд. 3.4, гл. 3), что кинетическая теория Журкова и Буше также не учитывает деформацию ползучести как один из видов деформирования. В теории Сяо—Кауша, разработанной для твердых тел, не обладающих сильной неупругой деформацией, рассматривается зависимость деформации от времени, которая считается, однако, следствием постепенной деградации полимерной сетки. Буше и Халпия специально рассматривают макроскопическую ползучесть, чтобы учесть соответствующие свойства молекулярных нитей, которые в свою очередь оказали бы влияние на долговечность материала. Согласно их теории, запаздывающая реакция матрицы каучука или термопласта вызывает задержку (вследствие влияния на /ь) роста зародыша трещины до его критического размера.[1, С.278]
В практических инженерных целях нередко необходимо установить не столько долговечность материала, сколько значения допускаемого напряжения, обеспечивающего долговечность изделия. В этом случае допускается использование эмпирического уравнения [11]:[7, С.86]
В принципе, все параметры должны быть приняты во внимание, чтобы точно определять функциональные свойства и долговечность материала в конкретных обстоятельствах, а именно при использовании пленки в тепличном хозяйстве. Ускоренный процесс старения заключается в симулировании интенсивного влияния наиболее критических параметров, ведущих к деструкции полимеров. Некоторые тесты на ускоренное старение полимерных пленок стали в последнее десятилетие коммерчески доступными. Однако их соответствие реальным условиям старения остается под большим вопросом. Эти тесты основаны на искусственном старении материала с помощью интенсивного УФ-источника в сочетании с циклом день-ночь и циклом орошения. Лишь в нескольких работах рассматривалось применение пестицидов или влияние вызванного ветром напряжения в условиях УФ-индуцированного старения [25]. Задана эмпирическая корреляция между сроком износа пленок при модельном влиянии погодных условий и условиями работы теплиц [46]. Этот стандарт определяет три климатические зоны в зависимости от уровня солнечной радиации: 70-100, 100-130 и 130-160 кЛэ/год, где килолэнгли определяется как 1 кЛэ = 4,184 кДж/см2.[11, С.263]
Физически обоснованной характеристикой прочности полимеров служит долговечность, определяемая временем, проходящим с момента приложения нагрузки к образцу до его разрушения. Эта характеристика основана на кинетической концепции прочности [16—18], согласно которой процесс разрушения заключается в постепенном разрыве химических связей вследствие тепловых флуктуации, причем диссоциация связей активируется приложенным механическим напряжением. Эта концепция развивается С. Н. Журковым с сотрудниками. Большое внимание уделяется также процессу распада межмолекулярных связей. Этот подход предложен и изучен В. Е. Гулем [19]. Существенное внимание уделяется процессу зарождения и развития микротрещин и трещин разрушения под действием нагрузки, что и определяет долговечность материала. Этот подход развивается Г. М. Бартеневым [20].[8, С.82]
Фундаментальная зависимость, связывающая долговечность материала под статической нагрузкой т, температуру испытания Т и разрушающее напряжение сг, имеет вид [218—220][10, С.193]
по величине, тем больше при прочих равных условиях прочность и долговечность материала.[6, С.150]
где tp — время до разрушения при заданном произвольном режиме нагружения a=a(t), а тд (а)—долговечность материала, известная при каждом значении напряжения растяжения а (уравнение долговечности). Критерий Бейли вытекает из следующих рассуждений. В каждый момент времени образец разрушается на какую-то долю dtv=dtHjt (a), a сумма всех этих долей вплоть до момента разрушения t=tv равна единице. Здесь применяется принцип суммирования последовательности всех повреждений образца. Этот принцип верен для таких процессов разрушения, когда не происходит обратного процесса — залечивания повреждений. Например, он не верен при малых напряжениях вблизи безопасного напряжения.[2, С.330]
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СТУДЕНТАМ!!! Задачи по теоретической механике из сборника курсовых работ под редакцией А.А. Яблонского, Кепе, Диевского. Быстро, качественно, все виды оплат, СМС-оплата.
А также: Готовые решения задач по теормеху из методичек Тарга С.М. 1988 и 1989 г. и задачника Мещерского. Решение любых задач по термеху на заказ.
Если Вам нужны решения задач по Физике из методички Чертова А.Г. для заочников, а также решебнки: Прокофьева, Чертова, Воробьёва и Волькинштейна. Решение любых задач по физике и гидравлике на сайте fiziks.ru
Что самое приятное на любом из этих сайтов Вы можете заказать решение задач по другим предметам: химия, высшая математика, строймех, сопромат, электротехника, материаловедение, ТКМ и другие.