ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Статистический характер прочности из "Длительная прочность полимеров" Теоретическая прочность хрупких полимеров обычно находится 1в разительном несоответствии с ее экспериментальными значениями [98]. Поэтому в расчетной практике иопользуется техническая прочность, определяемая случайным характером структуры реальных изделий. Для техничесмих 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. [c.116] Структурная неоднородность возникает в процессе переработки сырья в изделия. Например, при литье под давлением, особенно кристаллических термопластов, на-руж1ный слой изделия сравнительно быстро охлаждается пресс-формой. Это препятствует образованию в нем упорядоченной сферолитной надмолекулярной структуры. У такого кристаллического термопласта, как поликапро-амид, сферолитные образования появляются лишь на глубине 100— 150 мкм [131]. Таким образом, поверхностный слой оказывается достаточно неоднородным. Поэтому вполне вероятно усиление статистического аспекта прочности изделия. [c.116] Такие трещины статистически распределены по объему изделия. Если плоскость одной из них оказывается нормальной к направлению внешней нагрузки, то по ее периметру возникает перена1пряжение, 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] в 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). [c.117] Позднее представления Гриффита были положены в основу статистической теории хрупкого разрушения твердых тел, развитой многими авторами [152, 233, 256]. Обзор работ в этой области приведен в [44]. [c.117] Наглядным подтве рждением статистической природы прочности твердых тел, включая полиме ры, 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 1И асимметричные распределения. [c.118] В этом уравнении п — число дефектов в деформируемом объеме, а / (ор) — вероятность разрушения изделия, например модельной цепи, включающей п звеньев, каждое из которых имеет вероятность разрушения Р ох). Величина сГх характеризует прочность элементарной площадки (звена) в объеме изделия. Если приложенное напряжение а Ох, то звено разрушается. Подобный подход позволяет учесть в расчете масштабный аффект, проявляющийся в снижении меха(нической прочности по мере увеличения объема изделия, поскольку повыщается вероятность наличия в его структуре слабого звена. В зоне такого дефекта обычно образуется центр разрыва, где напряжение соизмеримо с величиной теоретической прочности. Затем процесс распространяется на другие дефектные области, приводя к нарушению сплошности тела. [c.119] Формула (5.12) определяет вероятность (неравенства (Тр ст, где о — приложенное напряжение. Поскольку физически разрыв может произойти пр и любом а 0, то в выражении (5.12) вместо о фигурирует Ор. Здесь о — характеристический размер образца, (например его объем [44] или площадь поперечного сечения [170, 171] (если прочность не зависит от длины) Оо — единица характеристического размера, охватывающая микроочаг разрушения, но достаточно малая по сравнению с размерами образца. [c.120] Постоянная ст имеет размерность напряжения, а безразмерная константа 6 0 характеризует однородность материала детали. В условиях однородного напряженного состояния величина Ор определяет разрушающее значение принятого критерия хрупкой прочности. Наиример, при одноосном растяжении она совпадает с разрушающим напряжением при растяжении. [c.120] Вернуться к основной статье