На главную

Статья по теме: Механизму разрушения

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Чтобы дать современное представление о проблеме прочности в целом, в монографии уделено значительное место основным сведениям по теории прочности и механизму разрушения и деформации твердых тел, включая твердые полимеры. Статистические теории прочности, играющие в настоящее время все большую роль в расчетах прочности материалов и конструкций, рассматриваются в специальной главе. Основной материал книги посвящен высокоэластическим полимерам, которые, в отличие от классических твердых тел, обладают ярковыраженной спецификой прочности, связанной, в частности, с энтропийным характером их деформации и способностью к ориентации.[3, С.7]

Таким образом, с увеличением полярности каучука и частоты пространственной сетки наблюдается тенденция к переходу от механизма разрушения, специфичного для каучукоподобных полимеров, к механизму разрушения, общему для всех твердых тел. При этом образуется зеркальная поверхность разрыва (рис. 70), так как первичная трещина успевает прорасти через все сечение прежде, чем образуются вторичные.[3, С.114]

Стюарт и Андерсен, по-видимому, считали также, что разрушение в твердом теле идет одновременно по всему сечению (число рвущихся связей пропорционально имеющемуся числу связей в поперечном сечении образца), что противоречит реальному механизму разрушения.[3, С.53]

В процессе роста трещины на первой стадии от начальной длины /о напряжение в ее вершине (11.17) возрастает и при некоторой длине /к достигает значения ак*, что соответствует переходу от медленной стадии (термофлуктуационного механизма разрушения) к быстрой (атермическому механизму разрушения), на которой скорость роста трещины ик практически постоянна. Следовательно, долговечность можно представить в виде[2, С.301]

Совокупность формул (J1.24) — (11.26) описывает процесс роста трещины от ее начальной длины /0 до текущей / до тех пор, пока возрастающее в процессе роста трещины напряжение в ее вершине не достигнет критического значения ок*, при котором происходит переход к атермическому механизму разрушения. Вклад медленной стадии разрушения п в долговечность образца по уравнению (11.24) определится в этом случае из формулы (11.26) после подстановки в нее вместо / критической длины трещины /к, которая определяется из условия о*(/')=ак*. Подставляя в (11.18) /=/к, получим[2, С.303]

Следует заметить, что механизм разрушения одного и того же полимера может быть различным в зависимости от того, в какой области температур испытывается образец. Например, ниже температуры хрупкости большинство полимеров могут испытывать разрушение, протекающее как по атермическому (гриффитовсшму), так и по термофлуктуационному механизму разрушения. Вблизи О К, где тепловое движение, по-видимому, не играет большой роли и не (влияет на кинетику роста микротрещин, разрушение полимеров представляет собой атермичеокий процесс. При более высоких температурах (но не выше Тхр), когда тепловые флуктуации определяющим образом влияют на долговечность, разрушение полимеров представляет собой термофлуктуа-ционный процесс. В случае твердых полимеров при температурах Txpэластических деформаций. Явление вынужденной эластичности, природа которого была выяснена Александровым [21], заключается в том, что под действием 'больших напряжений аморфный полимер, находящийся в стеклообразном состоянии, способен испытывать большие деформации. Остаточная деформация, возникшая в полимере, сохраняется, если о<н находится в стеклообразном состоянии, но исчезает, если его нагреть выше Tg. В работах Александрова .[21] и Лазуркина [22] было показано, что вынужденная эластичность имеет релаксационный характер. Долговечность полимера, находящегося в области температур, в которой возможна вынужденно-эластическая деформация, будет определяться в основном временем, в течение которого трещины «серебра» распространятся на значительную часть образца.[4, С.301]

Важно подчеркнуть, что зависимость, даже построенная приближенно, совпадает с кривыми, рассчитанными на основании гипотезы Людвига — Давиденкова — Орована. Еше более замечательно то, что тангенс угла наклона линии кривой В примерно равен 6, т. е. аь/ау я^ 6. Итак, можно считать установленным, что нанесение надреза изменяет соотношение оь/ау для перехода от хрупкого к пластическому механизму разрушения в 3 раза, как это следует из изложенных выше теоретических соображений.[5, С.317]

В работах75 7 рассматривается как структурная константа, учитывающая неоднородность распределения напряжений по цепям в объеме полимера. Величина ее определяется механизмом перераспределения напряжений между цепями. Таким образом, авторы вслед за В. Куном и Г. Куном102, Ф. Бикки103 и др. предполагают, что в массе полимера выборочно рвутся наиболее перенапряженные цепи. Этот механизм разрушения полимеров неоднократно подвергался критике* и противоречит наблюдаемому механизму разрушения полимеров путем развития трещин и других неоднородностей в материале. Поэтому и физический смысл 7 в флуктуационной теории иной и связан с неоднородностью напряжений вблизи трещин и других дефектов, а неравномерное распределение напряжений по цепям вдали от трещин в массе полимера является второстепенным фактором разрушения.[3, С.56]

Так как в этом случае микротяжи скрепляют стенки этих трещин и не дают им раскрыться, то нагрузка все время распределена практически равномерно по сечению (микротяжи принимают долю нагрузки на себя). Поэтому в отличие от трещин разрушения напряжение у вершины трещины «серебра» по мере ее углубления в материал не возрастает, оставаясь примерно постоянным. Это приводит к простому виду предэкспоненциального члена в уравнении долговечности. В этом случае (см. уравнение в табл. 11.2 к IV механизму разрушения) коэффициент концентрации напряжения (5 трещин «серебра» мал и остается практически постоянным при увеличении длины трещины.[2, С.322]

Результаты машинного моделирования показали также, что барьер Ur, препятствующий смыканию поверхностей трещины, исчезает при малых нагрузках. Объясняется это тем, что между 'поверхностями трещины действуют ван-дер-ваальсовы силы притяжения, малая внешняя нагрузка не в состоянии их уравновесить, и трещина безактивационного захлопывается. Заметим, однако, что ван-дер-ваальсовы силы в 10—100 раз слабее химических. Поэтому они вызовут лишь незначительное уменьшение барьера рекомбинации химических связей U', а это приведет к незначительному увеличению безопасного напряжения 0о*. В работе [6.13] при моделировании трещины в кристаллической решетке используется язык дислокаций, в связи с этим в ней дана сводка литературы по дислокационному механизму разрушения твердых тел.[6, С.153]

С ростом температуры ав<0> и В уменьшаются. На рис. 6.8 приводится сравнение зависимости а* от /о, рассчитанной для упругого твердого тела (кривая /), с зависимостью 0В в вершине трещины от /о при высокой (кривая 3) и низкой (кривая 2) температурах. Кривая / на участке АВ соответствует коротким трещинам и рассчитывается по формуле (4.18), а на участке ВС — длинным трещинам и рассчитывается по формуле (4.23). Как видно из рисунка, при низких температурах (кривая 2) во всем диапазоне изменения /0 от 0 до 1К предел 0„ выше локального напряжения а*. Это значит, что неупругая деформация отсутствует и при всех /о наблюдается хрупкое разрушение. При относительно высоких температурах 0В(0) снижается, и уменьшается наклон кривой сгв, так как с ростом температуры коэффициент В уменьшается. Точка пересечения D кривых / и 3 разделяет области коротких и длинных трещин. В области / (малые /о) по-прежнему 0В выше о*, и происходит хрупкое разрушение. В области // (большие /о) сгв ниже 0*, и происходит локальная неупругая деформация (квазихрупкое разрушение). Область /// («закритические» трещины с 1о^1к) соответствует атермическому механизму разрушения, где[6, С.165]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь



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.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кравчук А.С. Механика полимерных композиционных материалов, 1985, 304 с.
2. Бартенев Г.М. Физика и механика полимеров, 1983, 392 с.
3. Бартенев Г.М. Прочность и разрушение высокоэластических материалов, 1964, 388 с.
4. Перепечко И.И. Введение в физику полимеров, 1978, 312 с.
5. Уорд И.N. Механические свойства твёрдых полимеров, 1975, 360 с.
6. Бартенев Г.М. Прочность и механика разрушения полимеров, 1984, 280 с.
7. Кабанов В.А. Энциклопедия полимеров Том 3, 1977, 576 с.
8. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров Том 3, 1977, 575 с.

На главную