На главную

Статья по теме: Разрушения материала

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Предполагается, что элементарный акт разрушения материала осуществляется путем перехода двух соседних атомов одной молекулы в энергетически возбужденное состояние, которое заканчивается разрывом химической связи. Это типичный активационный процесс. Отсюда следует, что повышение температуры и снижение скорости приложения усилия ведут к увеличению вероятности энергетической флюктуации, приводящей к разрушению материала.[7, С.532]

Механизм износа. Износ — сложный вид разрушения материала, связанный со спецификой как поверхностных слоев, так и процессов, происходящих в местах контакта с истирающим коптртелом. Износ полимерных материалов осложняется спецификой их говедения при механпч. нагружешш, ролью физич. состояния и его связью с режимом нагружения, механизме»! деформирования, процессами деструкции и т. д. Материал изнашивается вследствие неровностей, всегда имеющихся па поверхности трения. В местах контакт,) неровностей возникают местные напряжения и деформации. При скольжении происходит многократное ш гружепие зон контакта и их усталостное р а з р у ш о н и е. Число актов нагружения, необходимых цля разрушения, зависит от исходной прочности материала, его сопротивления утомлению н от условий нагружения п может достигать миллиона. При этом износ идет как фрикционно-контактный усталостный процесс. В частном случае, когда контактные напряжения достигают исходной прочности материала (либо материал непрочен, либо велико воздействие), разрушение п роисходит за один или несколько актов воздействия. При этом наблюдаются наиболее интенсивные виды износа, различающиеся способом отделения частиц: абразивный, когда велико внедрение выступов коитртела (микрорезание), и к о г е з и о и н ы и, когда уд. силы трения достигают прочности («схватывание» — для твердых тел, «скатывание» — для резин). Различные виды износа характеризуются разной картиной поверхности истираемого полимера (рис. 1).[12, С.458]

Механизм износа. Износ — сложный вид разрушения материала, связанный со спецификой -как поверхностных слоев, так и процессов, происходящих в местах контакта с истирающим контртелом. Износ полимерных материалов осложняется спецификой их поведения при механич. нагружении, ролью физич. состояния и его связью с режимом нагружения, механизмом деформирования, процессами деструкции и т. д. Материал изнашивается вследствие неровностей, всегда имеющихся на поверхности трения. В местах контакта неровностей возникают местные напряжения и деформации. При скольжении происходит многократное нагружение зон контакта и их усталостное разрушение. Число актов нагружения, необходимых для разрушения, зависит от исходной прочности материала, его сопротивления утомлению п от условий нагружения и может достигать миллиона. При этом износ идет как фрикционпо-контактный усталостный процесс. В частном случае, когда контактные напряжения достигают исходной прочности материала (либо материал непрочен, либо велико воздействие), разрушение происходит за один или несколько актов воздействия. При этом наблюдаются наиболее интенсивные виды износа, различающиеся способом отделения частиц: абразив-н ы и, когда велико внедрение выступов контртела (микрорезание), и когез ионный, когда уд. силы трения достигают прочности («схватывание»— для твердых тел, «скатывание»— для резин). Различные виды износа характеризуются разной картиной поверхности истираемого полимера (рис. 1).[14, С.455]

Отношение ап энергии разрушения Ап к поперечному сечению образца BD называется удельной ударной вязкостью. Подобное название создает впечатление, что ап является свойством удельного поверхностного разрушения материала. Неоднократно отмечалось, что это не так [88 — 89] . Ни We, ни WmH не пропорциональны поперечному сечению образца. Поэтому значения ап можно сравнивать лишь в тех случаях, когда все они получены в однотипном испытании, желательно даже для образцов одинаковой формы. Значения удельной ударной вязкости ап в испытаниях ненадрезанных образцов по Шарпи (DIN 53453) при 20°С для наполненных смол фенол-меламина и мочевины составляют 3,5 — 12 кДж/м2, для различных наполненных эпоксидных и полиэфирных смол 4 — 22 кДж/м2, для ПММА, ПС и сополимера стирола с акрило-нитрилом 12 — 20 кДж/м2 и для этилцеллюлозы, ацетата целлюлозы, сополимеров стирола с бутадиеном и ПОМ 50 — 90 кДж/м2. Образцы многих термопластов (сополимеров акрилонитрила, бутадиена и стирола, ацетобутирата целлюлозы, ПЭ, ПП,[1, С.270]

Мюллер и др. определяли несколько термодинамических величин, зависящих от деформации: обратимую и необратимую части выделения тепла в процессе пластического деформирования ПЭ, ПВХ, ПЭТФ, ПА-6 [59—61], ПК [63], ПС [64] и различных эластомеров [61, 65, 66], последующее повышение температуры [67] , изменение внутренней энергии за время ее накопления [68] и ее влияние на энергию разрушения материала [69] . Они отметили, что энтропия термопластов во время холодного течения уменьшается, а внутренняя энергия возрастает. Они также определили баланс энергии при действии напряжения (s) и во время втягивания сегментов (г) ПИБ в последовательных циклах растяжения. Изменение внутренней энергии во время t-ro цикла можно представить следующим образом:[1, С.259]

Излишне напоминать о важности детального изучения деформирования и прочности промышленных полимерных материалов. Это очевидно всем, кто захочет применять полимеры в несущих конструкциях, для антикоррозийных покрытий или в узлах деформирования либо займется переработкой отходов из них. «Прочность» и «разрушение» образца являются положительной и отрицательной сторонами одного и того же явления разрушения материала под действием напряжения. Последний этап такого разрушения проявляется в риде макроскопического ослабления используемого объекта, будь то труба для воды, нефтяная цистерна из армированного стекловолокна или пластмассовая корзина для продуктов. Часто менее заметны предшествующие промежуточные этапы-л-нелинейное деформирование, воздействие окружающей среды, начало образования трещин и их рост, хотя именно они служат причиной и создают очаги разрушения в нагруженном образце.[1, С.9]

Уравнение (3.23) можно рассматривать как общее выражение кинетической природы разрушения материала. Более[1, С.79]

ПА-6 в спектр кислотных радикалов Бекман и Деври установили, что 50 % всех «повреждений» происходят в слое толщиной менее 0,6 мкм от поверхности. Оставшиеся 50 % цепных радикалов получены на глубине до 3 мкм от поверхности. С учетом морфологии деградирующих полимеров, механики процесса измельчения и подвижности первичных свободных радикалов можно представить пространственное распределение вторичных радикалов. В данном случае с точки зрения прочности кристалла, по-видимому, маловероятно вытягивание и разрыв отдельных цепей ПА. Как уже рассматривалось в гл. 5, цепь ПА-6, уложенная в кристаллите более чем на 1,7 нм своей длины, будет скорее разрываться, чем вытягиваться из кристаллита. Вытягивание из поверхности разрушения целых микрофибрилл будет происходить с весьма большой вероятностью и сопровождаться разрушением межфибриллярных проходных цепей с образованием повреждений в поверхностном слое на глубине до 1 мкм. Это особенно важно для сильной пластической деформации материала перед растущей поверхностью разрушения. Перемещение свободных радикалов, конечно, вносит свой вклад в углубление слоя со следами повреждения. Тем не менее глубины поврежденного слоя, полученные в подобных экспериментах, действительно совпадают с нижними пределами размеров частиц, получаемых при механическом повреждении материала. Это свидетельствует о том, что повреждения могут вызываться механически вплоть до указанных -выше глубин.[1, С.209]

Простое наблюдение, согласно которому число циклов до разрушения материала NF зависит от амплитуды напряжения или деформации, в общем случае можно отразить в виде кривых Вёлера (сг—W-кривые). Подобное представление учитывает[1, С.293]

Губер и Генки предполагают, что изотропное сжимающее напряжение (давление) Р. = — ат может быть сколь угодно большим, не вызывая разрушения материала, и изотропное растягивающее напряжение ат не оказывает влияния на пластическое течение, но может привести к разрыву, если am превысит молекулярную когезию материала. Если же этого не происходит, то материал разрушается, когда w превышает некоторый предел максимальной работы изменения формы.[6, С.258]

Из сказанного следует, что разрушение твердого полимера при температуре выше Txf_ представляет собой сложный процесс, состоящий из «разрушения» формы образца при переходе через предел вынужденной эластичности, и из разрушения материала на отрыв с разделением образца на части. Первый этап разрушения происходит путем деформаций сдвига без нарушения целостности материала. Молекулярный механизм деформации сдвига состоит в перемещении и ориентации сегментов полимерных молекул под действием внешних сил. Второй этап состоит в прорастании трещин в ориентированном материале. Появление сдви-[5, С.71]

... 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. Кауш Г.N. Разрушение полимеров, 1981, 440 с.
2. Кравчук А.С. Механика полимерных композиционных материалов, 1985, 304 с.
3. Wright P.N. Solid polyurethane elastomers, 1973, 304 с.
4. Аверко-Антонович И.Ю. Методы исследования структуры и свойств полимеров, 2002, 605 с.
5. Бартенев Г.М. Прочность и разрушение высокоэластических материалов, 1964, 388 с.
6. Гуль В.Е. Структура и прочность полимеров Издание третье, 1978, 328 с.
7. Ребиндер П.А. Проблемы физико-химической механики волокнистых и пористых дисперсных структур и материалов, 1967, 624 с.
8. Голда Р.Ф. Многокомпонентные полимерные системы, 1974, 328 с.
9. Михайлов Н.В. Основы физики и химии полимеров, 1977, 248 с.
10. Кабанов В.А. Энциклопедия полимеров Том 2, 1974, 516 с.
11. Кабанов В.А. Энциклопедия полимеров Том 3, 1977, 576 с.
12. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров том 1, 1972, 612 с.
13. Кулезнёв В.Н. Основы физики и химии полимеров, 1977, 248 с.
14. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров Том 1, 1974, 609 с.
15. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров Том 2, 1974, 514 с.
16. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров Том 3, 1977, 575 с.
17. Перепелкин К.Е. Растворимые волокна и пленки, 1977, 104 с.

На главную