В первую очередь разрываются тепловыми флуктуациями цепи с наименьшей длиной /{, что приводит к увеличению длины аморфной области и перераспределению нагрузок по неразорванным цепям. Нагружаются новые цепи, у которых длина /' оказывается меньше новой толщины аморфной области Ь. Это происходит до тех пор, пока нагрузка на цепь не станет больше критической. Дальнейшее разрушение происходит атермически.[1, С.208]
Формула (VI. 16) объясняется следующим образом. Разрушение образца происходит не потому, что в напряженном полимере участки макромолекул оказываются под нагрузкрй, превышающей их критическую прочность, а потому, что внешнее напряжение снижает энергию активации разрыва цепей тепловыми флуктуациями. При этом энергия активации такого разрыва, равная без нагрузки Sue, после приложения нагрузки снижается на величину уст, что приводит к возрастанию скорости флуктуационных разрывов цепей и к понижению долговечности образца.[1, С.206]
Согласно термофлуктуационной концепции прочности [16], для того чтобы тело было разрушено, т. е. распалось на части, в каком-либо его сечении должны быть разорваны все межатомные связи. Отсюда вытекает, что долговечность тела представляет собой время, необходимое для «посещения» тепловыми флуктуациями (с достаточно высокой энергией) большинства межатомных связей в данном сечении. За время, приблизительно равное долговечности т, флуктуации «посетят» почти все атомы, расположенные в выбранном сечении, и вы-[4, С.294]
Убедительное физическое объяснение кинетическая концепция прочности получила в теории Бартенева, названной им флуктуационной [14]. По Бартеневу, хрупкая прочность твердого тела определяется кинетикой роста естественных и возникающих дефектов. При разрыве химической связи в вершине трещины, вызываемом тепловыми флуктуациями атомов, преодолевается потен-[3, С.130]
Если все же допустить наличие упорядоченных доменов в объеме аморфных полимеров размерами ~100—120 А, концентрация которых составляет ~50% (ЭМ данные), то, даже в предположении 20%-ной разницы в плотностях между этими областями и матрицей, не удается объяснить ни абсолютные значения /, ни вид угловой зависимости интенсивности рассеяния. Если же Ар принять очень малой, близкой к значениям, обусловленным тепловыми флуктуациями (что необходимо для обоснованных данных по МРР), то тогда невозможно объяснить высокий контраст ЭМ снимков.[6, С.28]
Таким образом, при бесфлуктуациониом механизме хрупкого разрушения критерий Гриффита Ов не может служить критерием разрушения. Критерием разрушения является условие GK=UO/"\, где UQ-—энергия активации и у — структурный коэффициент в уравнении долговечности Журкова, причем ак> >кто. При а = сто для разрыва связей, обеспечивающего бесконечно медленный рост трещины, необходима кинетическая энергия, поставляемая тепловыми флуктуациями, которая после разрыва связей рассеивается в виде тепла Q3 (поверхностные потери). Рассчитаем эту величину для органического стекла ПММА (полиметилметакрилата). При ст = 0 энергия разрыва связей, рассчитанная на единицу площади поверхности, равна 1а* = 0,5ЛШ0. Число химических связей N, разрыв которых приводит к возникновению двух единичных площадок трещины, равно N = \/SO, где «о — поперечное сечение, приходящееся на одну рвущуюся цепь; 5о = Я2, а К = ЗК0 (рвется в среднем каждая третья полимерная цепь). Для ПММА Ло = 0,4 нм, поэтому yV —2-10и см~2, и при t/o=138 кДж/моль ю* = = 2,3-10~5 Дж/см2. Согласно [4.79, 4.80], «=0,4- 1СН5 Дж/см2 и, следовательно, Q3 = 1,9 • 10~5 Дж/см2. Характеристическая энергия разрушения, определенная из опыта для ПММА, равна 4,3 -10~2 Дж/см2, что существенно превышает рассчитанное значение и*.[5, С.95]
Авторы отводят главную роль фактору времени, корректируя понятие предела прочности. В старом понимании этот термин означал усилие разрыва, а продолжительность действия напряжения до разрушения не принималась во внимание. В действительности это понятие подразумевает долговечность образца при данной нагрузке, а не его предел прочности. Полученное отношение позволило сделать вывод о том, что разрыв является активационным процессом, скорость которого определяется тепловыми флуктуациями, зависящими от значений КТ. Для разрушения связей, определяющих прочность полимера, необходимо, чтобы скомпенсировался энергетический барьер |ю, величина которого зависит от природы химических связей. Установлено также, что энергетический барьер ц0 под действием растяжения уменьшается на значение 0Y- Итак, чем больше нагрузка на материал, тем меньше энергетический барьер, препятствующий процессу разрыва. Уравнение позволяет глубже выяснить механизм деструкции путем установления зависимости, существующей между энергетическим барьером ц0 и структурными элементами (межмолекулярными силами и химическими связями), которые обусловливают прочностные свойства исследуемого полимера. Определив энергетический барьер ц0, авторы пришли к выводу, что значения ц,0 по порядку величины совпадают с величиной энергии химических связей (45 ккал/моль). Таким образом, разрушение полимерных волокон под действием растяжения, согласно проведенным исследованиям, развивается во времени, зависит от интенсивности нагрузки и возникает в результате разрыва химических связей. Межмолекулярные связи[7, С.27]
Вывод о важнейшей, определяющей роли теплового движения в разрушении полимеров (и др. тел) — основное качественное следствие кинетич. концепции, к-рое объясняет и представление о Д. как о времени, необходимом для «посещения» тепловыми флуктуациями значительной доли атомов в одном из поперечных сечений тела.[9, С.377]
Вывод о в а ж ч е и ш е и, о п р е д о л я ю щ е и р о л и теплового движения в р а з р у-ш о п и и полимеров (и д р. т е л) — о с н о в-н о е качественное следствие к и н е-т и ч. к о н ц е и ц и и, к-рое объясняет и представление о Д. как о времени, необходимом для «посещения» тепловыми флуктуациями значительной доли атомов в одном из поперечных сечений тела.[8, С.380]
Атомы или молекулы жидкости колеблются со средним периодом то=Ю~12->10~13 с, близким к периоду колебаний атомов в твердых телах. Центр колебаний определяется положениями соседних частиц, но время от времени смещается вместе с колеблющейся частицей. Существует такое среднее время т* (значительно превышающее то), в течение которого центр колебаний каждой частицы смещается на межатомное расстояние. Это время есть, по существу, средний интервал между двумя последовательными тепловыми флуктуациями, в результате которых частица переходит в но-[2, С.25]
При критическом значении силы fK = ?A>A-m долговечность тк = = toAV Для связи С— С т0 = 3,3-10~14 с (по данным ИКС). На пути разрыва L число связей составляет jVo = LAo, где ,Яо^ межмолекулярное расстояние, в полимерных волокнах равное примерно 0,4 им, a L — ширина образца. Долговечность образца с L—1 см должна быть равна тк=Ю~6 с. В то же время максимально возможная скорость роста трещины примерно равна половине скорости звука, т. е. vK—]Q5 см/с. Поэтому фактическая долговечность образца с 7_ = 1 см при f = fK не может быть меньше L/uK~10~E с, что на порядок больше тк, оцененного по (2.16). Это указывает на то, что вблизи /=/к термофлуктуаци-онный механизм разрыва полимерной цепи не работает. Цепи между тепловыми флуктуациями успевают разорваться непосредственно под действием внешних сил, близких или равных критической силе, которая равна прочности цепи при атермиче-ском механизме разрыва.[5, С.21]
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.