Такая структура дает возможность понять причины технической прочности и низкого температурного коэфициента расширения материала. С повышением температуры структура кислородных мостиков становится менее стойкой, начинает разрываться и образуются двойные кислородно-кремнеземные связи. В определенных условиях получается мономолекулярный Si02. Но данные о вязкости и летучести кремнезема указывают на то, что эти условия достигаются только при чрезвычайно высокой температуре.[4, С.291]
Проверка формулы Гриффита для силиконовых резин была недавно сделана А. Бикки и Берри14, которые по формуле (IX. 17), используя экспериментальные значения модуля Юлга Е и максимальной технической прочности ак, определяли свободную поверхностную энергию различных резин. При этом предполагалось, что резины имеют поверхностные микротрещины размерами с0^1СГ3 см. Это предположение подтверждается экспериментальными данными зависимости прочности от глубины надреза. Резина, не имеющая надрезов, характеризуется таким же значением прочности, которое получается при экстраполяции экспериментальной зависимости до длин надреза примерно 10~3 см. А. Бикки и Берри получили для наполненных резин ашш_— --105 эрг/см2, а для ненаполненных от 1-103до 6-Ю3 эрг1 см1* в соответствии с уменьшением густоты пространственной сетки. Между тем в действительности свободная поверхностная энергия резин имеет порядок 102 эрг /см2 и не должна существенно зависеть от числа поперечных связей, так как число разорванных цепей[2, С.240]
По Гриффиту, в любом материале, особенно в его поверхностных слоях, имеются микротрещины различных размеров и ориентации. Под действием приложенного напряжения на краях микротрещин возникают перенапряжения П, которые могут во много раз превосходить среднее напряжение а в сечении образца. Если величина перенапряжения у вершины наиболее опасной трещины равна теоретической прочности зга, происходит катастрофический (со скоростью, близкой к скорости звука) рост трещины и образец разделяется на две части. Приложенное напряжение при этом соответствует так называемой максимальной технической прочности ок. При перенапряжениях меньше теоретической прочности, когда а меньше ак, по представлениям Гриффита, трещина не растет.[2, С.16]
Важнейшей характеристикой прочностных свойств является долговечность тл (время, в течение которого нагруженный образец не разрушается), отражающая кинетический характер процесса разрушения. В инженерной практике используются понятия кратковременной и длительной прочности. Кратковременная прочность 0Р (или разрывное напряжение) обычно определяется на разрывных машинах при заданных режимах скорости нагруже-ния и скорости деформации. Характерное время до разрушения —• порядка 102 с. Длительная прочность обычно определяется при нагружении статическими или переменными нагрузками, малыми по сравнению с пределом прочности <Тр. Кратковременная и длительная прочность полимеров относятся к технической прочности, которая обычно значительно ниже так называемой теоретической прочности материала с идеальной структурой.[1, С.281]
Теоретическая прочность может быть приближенно оценена различными способами [5; 19; 11.1], в частности из постоянных, входящих в уравнение долговечности aT = t/oAo, гДе U0 — «нулевая» энергия активации разрушения; со — флуктуаци-онный объем. Другая оценка производится по известной формуле Орована ат = х?', где Е — модуль упругости твердого полимера вдоль оси растяжения, а х«0,1ч-0,2 — коэффициент. Подобные оценки для неориентированных полимеров приводят к значениям от порядка 1—2-Ю3 МН/м2, а для ориентированных полимеров—в Ю—20 раз большим. Что касается реальной (технической) прочности, то максимально достигнутые в настоящее время ее значения составляют 3—4-Ю3 МН/м2 для бездефектных стеклянных волокон [5] и 1—2-Ю3 МН/м2 для высокомодульных полимерных волокон. Наиболее типичные значения технической прочности полимеров значительно ниже этих цифр.[1, С.282]
В табл. 11.1 приведены характерные значения кратковременной и длительной технической прочности некоторых важнейших полимерных материалов.[1, С.282]
Микроанализ обычно указывает на наличие в материале изделия различных дефектов (пор, включений, микротрещин, раковин и т. п.)- Их определяющее влияние на хрупкую прочность впервые объяснил Гриффит, считавший, что различие между теоретической и технической прочностью связано с присутствием трещин. Используя энергетический подход, Гриффит теоретически установил зависимость технической прочности тонкой пластинки сГй от длины сквозной трещины [200]:[3, С.117]
Такие трещины статистически распределены по объему изделия. Если плоскость одной из них оказывается нормальной к направлению внешней нагрузки, то по ее периметру возникает перенапряжение, существенно превышающее среднее напряжение. Исходя из критического характера хрупкого разрушения, Гриффит показал, что трещина начинает лавинообразно развиваться, когда перенапряжение достигает теоретической, а среднее напряжение — технической прочности, вычисляемой по формуле (5.10). Поверхность разрыва совпадает с плоскостью наиболее .опасной трещины. Чаще всего ею оказывается один из поверхностных дефектов, что было подтверждено Иоффе [98] IB известном эксперименте с кристаллом поваренной соли. Растягивая кристалл в горячей воде, нивелировавшей поверхностные дефекты, он достиг прочности в 1600 МПа, что весьма близко <к теоретической прочности (2000 МПа).[3, С.117]
В экспериментах были получены в ряде случаев (пластмассы, металлы) кривые долговечности при очень длительных наблюдениях. При малых напряжениях действительно обнаруживается резкий подъем кривой долговечности (рис. 26), подтверждающий правильность выводов теории. Вероятно, для твердых тел существует некоторый предел, ниже которого в отсутствие агрессивных сред разрушение не происходит. Голланд и Тернер7, анализируя свои данные, приходят к выводу, что безопасное напряжение для неорганического стекла составляет примерно 30% от технической прочности.[2, С.54]
В табл. 1 приведены примерные данные по теоретической и технической (измеренной) прочности различных материалов.[2, С.15]
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.