Статья по теме: Квазихрупкого разрушения

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

При анализе процесса квазихрупкого разрушения полимеров наметились два подхода, которые можно отнести к механическому и кинетическому.[1, С.316]

Зная -у для хрупкого и квазихрупкого разрушения, можно рассчитать коэффициенты концентрации напряжения В, которые соответственно равны Вхр = 63 и 6Kxp = 22,5, т. е. при переходе через температуру хрупкости с повышением температуры р уменьшается в три раза, что согласуется с представлениями о снижении В в квазихрупкой трещине из-за релаксации напряжения вследствие вынужденной высокоэластической деформации полимера. Если бы энергия активации оставалась при переходе через Гхр неизменной или увеличивалась не слишком сильно, то согласно уравнению[3, С.127]

Термофлуктуационная теория квазихрупкого разрушения [5; 9; 11.14] с учетом коэффициента концентрации напряжения в формуле (11.46) приводит к следующему выражению для долговечности в интервале (00, сгк):[1, С.319]

Выше температуры хрупкости в области квазихрупкого разрушения вплоть до 50 °С деформационное размягчение полимера, являющееся следствием релаксационной природы его деформации, еще достаточно не развито, и основным механизмом разрушения остается термофлуктуационный механизм. Релаксационные процессы, хотя и выполняют важную функцию, снижая концентрацию напряжений и уменьшая флуктуа-ционный объем, однако не изменяют термофлуктуационной природы разрушения полимера, характерной для низких температур. Выше 50 °С вплоть до температуры стеклования (100°С), вероятно, относительно большую роль в механизме разрушения начинает играть релаксационный процесс деформационного микрорасслоения, и существенный вклад >в долговечность дают трещины «серебра», а также ориентация полимера под нагрузкой. В настоящее время отсутствуют более подробные экспериментальные данные в этой третьей температурной области. Поэтому дальнейшее обсуждение роли релаксационных процессов в разрушении полимера имеет смысл провести только для температурной области ПММА от Гхр — — 29 °С до 50 °С.[3, С.207]

В работе [7.34] развита кинетическая теория квазихрупкого разрушения полимерных стекол. Рассматривалась скорость термофлуктуационного роста трещины с концевой пластической зоной Дагдейла (см. гл. 4). Самосогласованная задача о влиянии локального разогрева на скорость роста трещины решалась численно на ЭВМ. Некоторые результаты представлены на рис. 7.10. Как показали расчеты, в момент резкого нарастания[3, С.209]

Результаты по исследованию долговечности и термодеструкции полимеров Журкова с сотрудниками [61] привели к выводу, что в условиях опыта (температура выше Гхр) каждая флуктуация приводит к разрыву отдельно взятой цепи полимера. Поэтому энергия термодеструкции цепей полимера совпадает или практически близка к энергии активации разрушения полимера. Многочисленные эксперименты С. Н. Журкова и-его сотрудников показывают, что в области квазихрупкого разрушения применимо уравнение (11.8) Журкова. Теоретически, исходя из термофлуктуационной теории, к уравнению Журкова можно прийти двумя путями.[1, С.318]

Между тем уравнение (11.45) получило широкое распространение и часто используется для анализа квазихрупкого разрушения.[1, С.317]

По данным [7.129];, полярные бутадиен-нитрильные эластомеры при низких температурах — от —100 до —IGO^C, т. е. в области квазихрупкого разрушения (Тс =—20-f-40°C),— ведут себя аналогично полимерным стеклам в неориентированном состоянии и полимерными пленками в ориентированном состоянии (степень вытяжки а = 8). Так, для эластомера СКН-40 в неориентированном состоянии |у= 1,1 • 10~~18 мм3, что очень близко к •у = 1,08-10~18 мм3 для ПММА в квазихрупком состоянии. В ориентированном состоянии Y меньше в 4—5 раз, что свидетельствует об упрочнении, происходящем при ориентации. Энергия активации процесса разрушения не зависит от степени ориентации и равна 134 кДж/моль, что совпадает с данными для ПММА в квазихрупком состоянии. Таким образом, бутадиен-нитрильные эластомеры являются уникальными в том смысле, что их долговечность исследована в столь широком диапазоне температур (от •—100 до +200 °С) и что были прослежены релаксационные механизмы в них от термофлуктуационных механизмов при низких температурах до релаксационных механизмов при высоких температурах (см. табл. 7.1).[3, С.239]

При /0=10-6 м в варианте хрупкой прочности теоретическое значение сгк(0) получается очень низким. В связи с этим рассмотрим вариант квазихрупкого разрушения, приняв, что >,* = 10 нм (поперечные размеры микрофибрилл или, что то же, аморфных участков). Для капрона в неориентированном состоянии стк(0) = = 290 МН/м2, а в ориентированном—1700 МН/м2, т. е. прочность возрастает в 6 раз, что лучше согласуется с экспериментом.[1, С.324]

Разрушение полимеров в стеклообразном состоянии при напряжениях ниже сгв происходит путем образования и развития двух крайних типов трещин: при низких температурах и малых напряжениях (область квазихрупкого разрушения) растут трещины разрушения, при повышенных температурах и напряжениях (заштрихованная область IV на рис. 11.4) при определенных условиях растут крейзы, возникающие в результате деформационного микрорасслоения материала. Между стенками трещины «серебра» образуются микротяжи сильно ориентированного материала.[1, С.321]

При сравнении теории с результатами экспериментов, проведенных на металлах и полимерах, оказалось, что постоянная а в формуле Гриффита на много порядков больше величины свободной поверхностной энергии твердого тела [1.3, 3.32, 4.62 и др.]. Поэтому формула была обобщена на случай квазихрупкого разрушения путем введения вместо а характеристической энергии G, отнесенной к единице образующейся поверхности разрушения. Если принять, что распространение микротрещины начинается, когда G достигает критического значения 6К, вместо формулы (4.29) для внутренней трещины в тонкой пластинке получается аналогичное выражение:[3, С.89]

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