Другим количественным подтверждением существования области критической деформации является наличие максимума на кривой потери прочности образцов, озонированных при различных деформациях. Этот максимум лежит в области 20%-ной деформации, причем в последнее время получены данные, показывающие, что при той же 20%-ной деформации наблюдается наибольшее уменьшение модуля при изгибе38 озонированных образцов резины из НК.[4, С.314]
Изменение количества и размеров трещин с ростом деформации, не являясь причиной наличия критической деформации, позволяет более легко ее выявить. Действительно, в области малых деформаций развитие отдельных, не влияющих одна на другую трещин происходит при большем коэффициенте концентрации напряжения, чем в области больших деформаций. В последнем случае из-за многочисленности трещин очень сильно их взаимное влияние, сводящееся к уменьшению перенапряжений на краях трещин**. По существу объяснение зкс позиций Ньютона и сводится к тому, что пока трещины (в области до sj развиваются индивидуально, увеличение деформации приводит к увеличению скорости их разрастания. Когда же (в области после ек) начинается взаимное влияние трещин, рост их замедляется и тем больше, чем больше деформация. С этой точки зрения, абсолютная величина напряжений в вершинах трещин при SK должна быть больше, чем при деформациях, превышающих гк. Однако опыт этого не подтверждает.[4, С.320]
Для того чтобы окончательно выяснить, какая связь существует между количеством трещин и явлением критической деформации, был поставлен следующий опыт50. Проводилось озонирование при разных деформациях трех типов образцов резин из НК. Образцы первого типа имели один прокол в середине, остальная поверхность покрывалась пленкой полиизобутилена или смазывалась силиконовой смазкой для предохранения от воздействия озона. На образцах второго типа имелось одинаково большое количество трещин, образовавшихся при предварительном их озонировании в условиях одинаковой деформации. Образцы третьего типа (без трещин) использовались как контрольные. Если бы объяснения Ньютона критической деформации были правильными, последняя должна была бы наблюдаться только для контрольных образцов, а в двух других случаях скорость разрушения монотонно увеличивалась бы с ростом деформации. Опыт опровергает это. Критическая деформация наблюдается во всех случаях, причем если полученные данные по зависимости - от s нанести на один график, отложив по оси ординат не ~, а т/Ч'- 100, где т' — время до разрыва при критической деформации, то все точки для образцов второго и третьего типов в области до зк ложатся практически на одну кривую (рис. 179).[4, С.321]
Наиболее интересным и специфическим для коррозионного растрескивания высокоэластических материалов является наличие так называемой «критической деформации». При исследовании роста озонных трещин в ряде работ было качественно установлено, что для резин на основе НК, СКВ, БСК, СКН существует такая область деформации (10—50%), в которой степень растрескивания сильнее, чем при меньших или больших деформациях12' 2в~32. Эту область деформации назвали критической деформацией. Однако ввиду отсутствия количественного критерия[4, С.313]
Прежде чем перейти к изложению количественных результатов, полученных в последних работах в этой области, следует отметить, что некоторые объективные данные существования критической деформации все же имелись. Так, при измерении (через одинаковое время) глубины трещин, образующихся при различных деформациях37 под действием озона, установлено, что чем меньше деформация, тем больше глубина трещин. Однако поскольку при деформации, равной нулю, растрескивания нет, то экстраполировать полученную кривую к нулевому значению деформации нельзя и, следовательно, кривая зависимости глубины трещин от деформации должна иметь максимум при некотором критическом значении удлинения.[4, С.314]
Обычно молекулярные критерии учитывают молекулярную массу, запутанность цепей и локальную подвижность цепных сегментов при заданной температуре и окружающей химической среде [11, 15, 50, 79, 146, 165—167, 173]. О влиянии химической среды будет сказано в разд. 9.2.4. Рассматриваемые в данном разделе исследования были выполнены большей частью в стандартных атмосферных условиях. Раш и Бек [95] объясняют начало роста трещины серебра ослаблением материала вследствие локальных деформаций. Они предполагают существование критической деформации образования такой трещины, которая зависит от величины постоянного свободного объема, первоначально распределенного в массе материала. Вследствие вынужденной деформации растяжения образуется дополнительный свободный объем в полимере, благодаря чему[1, С.374]
Несмотря на то что было выполнено значительное количество исследований по различным аспектам образования трещин серебра, не существует общего мнения относительно механизма начала их роста. До сих пор не существует приемлемой теоретической модели, с помощью которой можно было бы предсказать, образуются ли в данном полимере при данных условиях трещины серебра или нет. А если это произойдет, то каково влияние температуры и скорости деформирования на образование и распространение трещины серебра. Конечно, это связано с тем, что начало роста трещины серебра зависит одновременно от трех групп переменных, характеризующих соответственно макроскопическое состояние деформаций и напряжений, природу дефектов, создающих неоднородность в материале, и молекулярные свойства полимера при данных температурных условиях и химической среде. Существует пять различных по смыслу моделей процесса возникновения трещины серебра, в которых используются различные определяющие параметры. Эти модели основаны соответственно на разности напряжений, критической деформации, механике разрушения, ориентации молекул и их подвижности. Результаты основных исследований и критерии начала роста трещин серебра, предложенные на основе указанных выше моделей, перечислены в табл. 9.4.[1, С.367]
Если применить любой из упомянутых выше критериев к началу роста трещины серебра в пластине с острым надрезом под действием растяжения, то в обоих случаях следует ожидать мгновенного образования такой трещины, поскольку как |oi—ст2|, так и е имеет особенность на бесконечно острой вершине трещины (см. (9.1) — (9.3)). Подобные оценки противоречили бы экспериментальным результатам. Маршалл и др. [102], а также Нарисава и др. [127] установили, что это связано с начальным коэффициентом интенсивности напряжений Ко, который управляет процессом начала роста трещины серебра на вершине надреза. В случае ПММА и ПК, погруженных в метанол или керосин, существуют критические значения Km, ниже которых не происходит возникновения трещины серебра и ее роста. Этот факт можно понять с учетом дискретных размеров сегментов цепи и пустот, которые будут формироваться в процессе образования трещины, с учетом того, что плотность накопленной энергии упругой деформации ограничена (рис. 9.3), а также с учетом того, что пластические деформации исключают особенности напряжения. Маршалл и др. [102] на основании своих данных приходят к выводу, что образование трещины серебра происходит в случае, когда в материале у вершины надреза достигаются условия критической деформации или происходит раскрытие трещины.[1, С.373]
Положение области критической деформации определяется двумя величинами: 1) степенью увеличения напряжения в целом и перенапряжений в вершинах трещин с ростом деформации и 2) степенью упрочнения резины благодаря дополнительной ориентации при деформации. Оба фактора в свою очередь сильно[4, С.322]
Характер разрываемых связей. Расположение области критической деформации зависит также от типа разрываемых связей. Так, при разрушении поперечных связей в вулканизате СКС-30-1 под действием газообразного НС1 ак—.70%. а при окислительной деструкции молекулярной непи по месту двойных связей под действием озона ек^40%!. Причина сдвига зк состоит в том, что упрочнение из-за ориентации цепей полимера в вершине трещины при разрушении поперечных связей снижается значительно сильнее, чем при разрушении двойных связей. Следовательно, кривая 2 рис. 180 будет располагаться при разрушении поперечных связей ниже и SK сдвинется вправо.[4, С.330]
Однако если зависимость скорости роста трещин от деформации изобразить в относительных координатах, приняв за 100% скорость роста при критической деформации, то кривые для разных концентраций озона сливаются в одну кривую с максимумом в области критической деформации. Обратная картина наблюдается для зависимости долговечности от.-деформации при разных концентрациях агрессивной среды. В этом случае долговечность (в относительных единицах), изменяясь в зависимости от концентрации агрессивной среды, принимает при зк минимальное значение.[4, С.335]
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.