ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Деструкция полимерных Связь между теоретической цепей под напряжением из "Прочность и механика разрушения полимеров" Физика прочности — быстро развивающаяся область науки. Каждые 10 лет происходит ломка или существенные изменения старых представлений и быстрое накопление новых фактов, имеющих принципиальное значение. Автор настоящей книги уже написал две монографии по физике прочности. Первая издана в 964 г. В ней рассмотрена термофлуктуационная теория прочности применительно к полимерам, указаны границы применимости уравнения долговечности (безопасное и критическое напряжения), рассмотрен механизм разрушения эластомеров. Через 10 лет, в 1974 г., автором опубликована вторая монография , посвященная в основном неорганическим стеклам и стекловолокнам. Б 1гей впервые в советской литературе рассмотрены проблемы теоретической прочности неорганических стекол п органических полимеров. При этом было показано, что теория и критерий Гриффита, вопреки общепринятому, ио ошибочному мнению, является не критерием разрушения, а эквивалентной термофлуктуационной теории формой описания безопасного напряжения впервые были приведены данные о дискретном спектре прочности неорганических стекол и стекловолокон, предложена фононная теория разрушения бездефектных твердых тел. [c.5] Предлагаемая монография издается также по прошествии 10 лет (1984 г.). В ней отражены принципиально новые данные и представления о механизмах разрушения полимеров во всех релаксационных ( физических , по терминологии В. А. Каргина и Г. Л. Слонимского) состояниях. Так как автор — Г. М. Бартенев представляет вполне определенную научную школу, связанную с его именем, труды которой широко известны как в нашей стране, так и за ее пределами, естественно, что все три монографии отражают подходы к проблеме прочности именно этой научной школы и в значительной степени собственные результаты автора с сотрудниками. [c.5] Во-вторых, определенно оформилась концепция слабых и сильных химических связей, например связей С—С в макромолекулах (данные по долговечности, пиролизу, масс-спектромет-рии и релаксационной спектрометрии). [c.6] Б-четвертых, со всей определенностью доказано, что критерий Гриффита, которым предпочитают пользоваться научные школы на Западе, не является критерием разрушения простых твердых тел и полимеров. [c.6] В-пятых, в связи с развитием новой области физики полимеров релаксационной спектрометрии, обоснованной в трудах автора монографии,— появилась возможность более глубоко исследовать роль релаксационных явлений в процессах разрушения полимеров с единой точки зрения. Создалась ситуация, когда различные механизмы процессов разрушения в полимерах (от низких до высоких температур) мол ио рассматривать как релаксационные химические и физические процессы, акти-вироваииые большими нагрузками и иаиряжеииями. [c.6] В-шестых, выяснилась связь между дискретностью структуры полимеров и дискретностью дефектов (микротреищи) в них, и как следствие, найдено объяснение появлению дискретного спектра прочности и долговечности, обнаруживаемого статистическими методами исследования. [c.6] Появление второй производной энергии активации по ст уже могло бы явиться намеком на возрастающую роль факторов ан-гармонизма с ростом напряжения. Но только ли напряжения Ведь априори нельзя исключить, что фигурирующая в предыдущем разложении энергия 11 является не истинной энергией активации в аррениусовском смысле, а температурно-зависимой величиной (это непосредственно следует из реально наблюдаемой температурной зависимости у, которая — если трактовать у именно как структурно-чувствительный коэффициент — возникает по достаточно очевидным причинам). Но раз так, то надо заменить частные производные на полные, а значит в разложении для и появятся и частные производные по температуре, а это будет означать неизбежность проявлений и второго из упоминавшихся ангармонизмов — температурного. [c.7] Источником неопределенности была и трактовка То, главным образом, именно для полимеров. Приведенное выше значение То соответствует, по Я- И. Френкелю, колебаниям химически не связанных атомов или молекул в реальных решетках. Если же появляются ковалентные связи, то сопряженные с ними частоты или времена следует определять из спектроскопических данных. Но ИК-спектроскопия может сообщить сведения лишь о колебаниях валентных связей. А структура полимеров дискретна, как уже упоминалось, в реальный процесс разрушения завязаны разные релаксационные процессы, определяемые перемещением или распадом элементов структуры разной величины и природы. Поэтому коэффициент То оказывается размещенным в значительно большем диапазоне времен, чем первоначально предполагалось. [c.7] Монография построена следующим образом. Вначале приведены сведеиия о теоретической прочности полимеров. Затем рассмотрены термофлуктуационный механизм и теория разрыва отдельно взятой полимерной цепи и полимеров с идеальной структурой, а далее — проблема разрушения простых твердых тел и полимеров с реальной структурой, где цеии нагружены неравномерно, но микротрещины отсутствуют (бездефектные материалы изучены научными школами проф. Ф. Ф. Витмаиа, автора этого предисловия и автора монографии). При этом развивается парадоксальная, на первый взгляд, концепция прочностных состояний. Впрочем, парадокс лишь кажущийся, поскольку прочность обусловлена структурой, а существование состояний с различной структурой комментариев не требует. [c.8] Далее рассмотрены фононная концепция разрушения, методы определения перегрузки полимерных цепей, ангармонические эффекты прочности и долговечности, а также понятие о предельной или предельно достижимой прочности реальных твердых тел и методы ее расчета. Этот материал занимает три первые главы, в которых полимеры с микротрещинами не рассматриваются. [c.8] Остальные пять глав содержат теорию и экспериментальные данные для полимеров и полимерных материалов с микротрещинами, уже имеющимися или возникающими при нагружении. Проблема микротрещин и трещин важна по двум причинам 1) реальный процесс разрыва в подавляющем числе случаев идет путем роста микротрещин и трещин 2) реальные полимеры и полимерные конструкционные материалы имеют, как правило, различного рода дефекты структуры, в том числе и микротрещины. Поэтому естественно, что прежде всего (гл. 4) рассмотрены механика и термодинамика разрушения твердых тел с трещинами и соответственно изложены два подхода к поочно-сти механический и термодинамический. Дальше, в гл. 5, рассматриваются кинетический подход и экспериментальные данные физики прочности полимеров, существенный вклад в которую внесли научные школы акад. С. Н. Журкова и проф. В. А. Степанова. В гл. б описана теория разрушения полимеров в хрупком и квазихрупком состояниях, предложенная автором монографии и объединяющая три подхода к прочности кинетический, термодинамический и механический. [c.8] Именно такое объединение представляется наиболее фундаментальным достижением автора, делающим теорию разрушения действительно молекулярной (а в случае полимеров — и надмолекулярной), и может рассматриваться как обоснование существования (иногда оспариваемого) структурной механики полимеров, трактующей их прочностные и упруго-деформационные свойства, отправляясь от их реальной структуры. [c.8] 8 приведены новые данные о существовании дискретного спектра прочности и долговечности полимерных волокон п пленок и рассмотрена в связи с этим статистическая природа прочности и масштабного эффекта прочности полимеров. Хотя эта глава по сравнению с остальными и невелика, она весьма важна для практики, так как разъясняет истинные причины ряда технологических парадоксов прочности, знакомых всякому, кто имел дело с волокнами (особенно, суперволокнами , т. е. высокопрочными и высокомодульными волокнами с прочностью выше 100 и модулем упругости выше 1000 МПа). [c.9] Отличительной чертой монографии является то, что все оценки прочности и долговечности и констант в уравнениях долговечности, а также сравнение с экспериментом проведены не качественно, а количественно, в конкретных числовых выражениях, и могут быть использованы в инженерных расчетах. [c.9] Полагаю, что монография Г. М. Бартенева позволит специалистам по прочности, научным сотрудникам и инженерам, имеющим дело с прочностью полимеров, лучше ориентироваться в физике прочности полимеров и в многочисленной литературе последних лет, которая по своему характеру часто представляет набор иевзаимосвязаипых работ, излагающих отдельные важные, но узкие или специальные вопросы механики и физики разрушения. [c.9] Полимеры — высокомолекулярные соединения, встречающиеся в виде пространственных, слоистых и линейных (цепных) структур, образованных направленными валентными связями (ковалентными или ионноковалентными) [1.1]. Полимеры могут быть органическими или неорганическими соединениями, а также иметь смешанный характер (элементоорганические высокомолекулярные соединения). [c.10] Макромолекулы линейных полимеров характеризуются последовательным повторением вдоль полимерной цепи одной и той же структурной группы — звена или химической единицы цеии. [c.10] Характерным для линейных полимеров является то, что они состоят из длинных макромолекул и взаимодействие между звеньями вдоль цепи (химическое) значительно сильнее, чем между цепями (межмолекулярное). Длины линейных макромолекул значительно превышают размеры молекул иизкомоле-кулярных веществ, а повторяющаяся группа атомов (звено) обычно соответствует мономерам исходных веществ. [c.10] Полимерами принято называть соединения с молекулярной массой М не менее 5-10 —1,5-10 в зависимости от их химической природы и жесткости цепей. Соединения с меньшей молекулярной массой, состоящие из повторяющихся звеньев, называют олигомерами. [c.10] Вернуться к основной статье