ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Статистическая природа прочности резин из "Прочность и разрушение высокоэластических материалов" Основное положение статистической теории прочности о том, что прочность определяется наиболее опасным дефектом или наи -более перенапряженным участком образца, применимо и к каучукоподобным полимерам и резинам. [c.160] Для понимания природы прочности очень важно знать, что собой представляют начальные дефекты в исходном ненапряженном материале. Зто могут быть микроскопические трещины (особенно на поверхностях—наиболее уязвимых местах образца или детали), возникающие в результате теплового, механического и других воздействий в процессе изготовления и обработки материала дефекты и несовершенства структуры (микроучастки с различными механическими свойствами и различной ориентацией, молекулярной массой и т. д.) места концентраций остаточных напряжений, всегда имеющихся в материале, и т. д. Такие микродефекты и микронеоднородности являются очагами, дающими начало разрушению в материале, находящемся под нагрузкой. [c.160] Из основного положения статистической теории прочности вытекает, в частности, возможность изучения распределения дет фектов в материале по кривым распределенпя прочности и долговечности. Этот метод хотя и косвенный, но в настоящее время единственный, позволяющий судить о характере распределения дефектов нли мест перенапряжений. Наиболее опасный дефект или перенапряженный участок данного образца количественно характеризуется либо разрушающим напряжением (при данных условиях испытания), либо временем разрыва. [c.161] Если испытать большое число образцов, то обнаруживается распределение значений прочности по образцам. Следовательно, прочность образца находится в заданных пределах с некоторой определенной вероятностью, характеризуемой кривой распределения. [c.161] Интервалы Аз и А/ выбирают так, чтобы кривая, построенная по отдельным значениям р(з), была сглаженной. Из рнс. 94 видно, что с увеличением толщины образцов кривые распределения сме щаются в сторону малых прочностей, а абсолютный разброс прочности при этом уменьщается . Если данные всех трех кривых изобразить в относительных координатах, то окажется, что они ложатся на общую кривую (рпс. 95). Это свидетельствует о том, что относительный разброс данных практически не зависит от толщины резиновой пластины, из которой штанцевым ножом вырубались образцы. Здесь / —наиболее вероятная прочность и /—ожидаемая прочность образца (рассчитанные на начальное сечение), р — максимальное значение функции распределения р при /=/ . [c.162] Симметричные кривые распределения прочности наблюдаются и для ненаполненных резин из кристаллизующихся каучуков о Следовательно, для всех ненаполненных резин наиболее вероят ная прочность может быть рассчитана как средняя арифметиче екая. [c.162] На рис. 94 и 95 приведены данные, полученные на разрывно машине при постоянной скорости растяжения (500 мм/мин) В этих испытаниях разрушающее напряжение меняется от образца к образцу. На рис. 96 приведены данные, полученные при мед ленном разрушении резины под действием постоянного статического напряжения растяжения. В этих опытах напряжение для всех образцов данной серии задано, а долговечность изменяется от образца к образцу. Эти кривые распределения несимметричны вследствие нелинейности связи между напряжением и долговечностью, выражаемой уравнением долговечности. [c.162] Если сравнивать образцы резин с одной и той же долговечностью. то будет наблюдаться разброс значений статических растя 1 нваю1цих напряжений около некоторого среднего значения. [c.163] Прочность материала и разброс результатов испытаний. существенно зависят от природы дефектов. В связи с этим необх )димо ответить на вопрос, есть ли у высокоэластических материалов (до того, как они подвергнутся испытаниям) дефекты в виде трещин, микроразрывов и т. д. Ответ на этот вопрос, вероятно, следует дать отрицательный, так как высокая эластичность и текучесть материала в процессах переработки резиновых смесей в резино-технические изделия при правильной технологии обеспечивают быструю релаксацию перенапряжений без возникновения микроразрывов. Вырубка образцов из резиновой пластины хорошо заточенным ножом также не приводит к образованию каких-либо опасных поверхностных дефектов. Так, напр [мер, оказалось, что прочность образцов одинаковых размеров, вулканизованных в прессформе и вырубленных из пластины, полученной при тех же условиях вулканизации, одинакова . Впрочем, имеются данные , указывающие на влияние конфигурации штанцейого ножа на прочность резиновых пленок из кристаллизующихся каучуков. [c.163] Вероятно, основная причина статистической природы прочности резин заключается в наличии структурных неоднородностей, возникающих в результате неравномерной вулканизации в микрообъемах резины. В наполненных резинах структурные неоднородности и напряжения второго рода возникают еще и в результате наличия частиц наполнителя. Поэтому в резине, подвергнутой растяжению или другим видам деформации, возникают неравномерно распределенные напряжения второго рода, вероятно являющиеся причиной разброса результатов испытании в соответствии с теорией Волкова. В дальнейшем под дефектами структуры резины будут пониматься не только треш,ины, микроразрывы и другие дефекты, но и наиболее опасные неоднородности структуры. [c.164] Вернуться к основной статье