Прочность реальных полимеров, так называемая техническая прочность, намного ниже теоретической. Основными причинами снижения прочности являются тепловое движение атомов и наличие слабых дефектных мест В реальных условиях при Т>0 К в любой системе происходит тепловое движение атомов, которое может являться причиной тсрмофлуктуационпого разрыва связей. Минимальная кинетическая энергия, необходимая для разрыва связи, называется энергией активации разрыва связи С/Р°. Время ожидания разрыва т* одной связи будет равно[2, С.318]
Таким образом, теория Гриффита четко указывает на то, что техническая прочность материала должна быть ниже теоретической в силу того, что ак зависит от дефектов, всегда имеющихся в реальном твердом теле. Теория Гриффита имеет ряд недостатков, наиболее важными из которых являются два. В ней не учитывается тепловое движение атомов и поэтому предполагается по существу атермический механизм разрушения. Теория Гриффита не может объяснить временную зависимость прочности, которая, как правило, наблюдается экспериментально. В силу этих причин теория Гриффита может считаться в какой-то степени физически обоснованной лишь при Т- — >-0 К.[6, С.289]
Ценность теории Гриффита заключалась в ясной формулировке положения: техническая прочность в отличие от теоретической сильно зависит от несовершенств и дефектов, имеющихся в твердом теле. Отсюда вытекает, в частности, что прочность в серии одинаковых образцов должна меняться от образца к образцу в зависимости от характера случайного наиболее опасного дефекта в данном образце (см. гл. V).[3, С.18]
Прочность при одновременном разрыве всех химических связей вдоль поверхности разрыва относится к теоретической прочности 0Т (при О К) или к предельной прочности сгп при температурах, отличных от абсолютного нуля. Причина низкой прочности реальных материалов (техническая прочность) заключается в наличии в них микротрещин и других слабых мест (дефектов) структуры. Под действием внешних или внутренних напряжений (I рода) возникают локальные концентрации напряжений, которые при относительно небольших нагрузках могут достигать теоретической прочности структуры.[1, С.281]
Таблица 1 Теоретическая и техническая прочность различных материалов[3, С.15]
Материал Модуль Юнга Е кгс/мм% Теоретическая прочность (От=0,1 ?) кгс/ммЪ Техническая прочность а кгс/мм!- Тип химической связи[3, С.15]
Как в кристаллических, так и в аморфных телах имеются внутренние и поверхностные дефекты. Техническая прочность изделия определяется главным образом его поверхностными дефектами. Состояние поверхности, зависящее от обработки образца и от веществ, находящихся на его поверхности, может существенно влиять на рост трещин. Представляют интерес исследования П. А. Ребиндера и М. С. Аслановой [88, с. 299; 89], которые показали, что в поверхностно-активных средах трещины начинают обратимо деформироваться, благодаря чему нивелируется опасность поверхностных трещин. Благодаря обратимому раскрытию поверхностных трещин стеклянные образцы проявляют эластичность.[5, С.54]
При наличии краевой микротрещины (см. рис. 5), длина которой / вдвое меньше длины внутренней трещины, максимальная техническая прочность равна[3, С.17]
Теоретическая прочность хрупких полимеров обычно находится IB разительном несоответствии с ее экспериментальными значениями [98]. Поэтому в расчетной практике 'используется техническая прочность, определяемая случайным характером структуры реальных изделий. Для технических полимеров эта структура, как правило, весьма неоднородна вследствие несовершенства строения (блоки, межкристаллитные грани, фибриллярные и глобулярные образования, аморфные прослойки и т.' п.), что усугубляется полидисперсностью полимера, а также наличием в нем остатков мономера.[4, С.116]
Коэффициент концентрации напряжения в вершине микротрещины равен |3 = П/з. Он зависит от формы, размеров трещины, ее ориентации по отношению к направлению растяжения. Поэтому максимальная техническая прочность не является константой материала. Она меняется от образца к образцу, так как разные образцы имеют различные наиболее опасные дефекты.[3, С.16]
Наглядным подтверждением статистической природы прочности твердых тел, включая полимеры, является разброс экспериментальных данных, например предела текучести фторопласта-4 (см. рис. 4.1), или долговечности полипропиленовых труб (см. рис. 4,3). Вследствие наличия в образцах большого числа внутренних и поверхностных дефектов техническая прочность характеризуется некоторым распределением около средней величины. Во многих случаях оно приближается к нормальному [1'82]. Указанная закономерность прослеживается также у некоторых эластомеров [15]. Однако возможны и асимметричные распределения.[4, С.118]
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.