ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изучение связи разрушения и деформирования при использовании прямых методов из "Кинетическая природа прочности твердых тел" После изложения результатов феноменологических исследований, дающих основание утверждать о связи кинетики деформирования и разрушения (причем для твердых тел различного строения), представляется естественным попытаться детализировать природу этой связи с помощью прямых методов. Напомним, что для выяснения физической сущности разрушения прямые методы дают весьма богатую и детальную информацию (вторая часть монографии). Применение прямых методов желательно и потому, что именно с их помощью можно рассчитывать на успехи в выяснении важного вопроса о том, какие элементарные процессы являются контролирующими для протекания двух взаимосвязанных макропроцессов деформирования и разрущения. [c.506] Поскольку возможности применения прямых методов для изучения разрушения являются избирательными (см. выше), в настоящем разделе основным объектом исследования остаются полимеры (ориентированные) ). [c.506] Сопоставление деформации полимеров с концентрацией разрывов макромолекул. Для выяснения вопроса о наличии корреляции между разрывами молекул и деформированием достаточно, например, сопоставить уже полученные результаты по концентрации свободных радикалов с деформацией полимерных образцов. [c.506] Интересно отметить, что испытание образцов с разной степенью вытяжки показало, что количество деформации, приходящейся на каждый разрыв макромолекулы, т. е. Ае/АЛ рад, меняется в зависимости от ориентации, уменьщаясь с возрастанием последней (см. рис. 274). [c.507] Разумеется, подобные сопоставления деформации с молекулярными разрывами целесообразно проводить не только на основе применения ЭПР-метода, но и при использовании метода ИК-спектроскопии (регистрация стабильных концевых групп) и т. д. [c.507] Сопоставление деформации полимеров с концентрацией субмикроскопических трещин. После изложенных результатов и описанных ранее (гл. V) данных о связи образования субмикротрещин с разрывами молекул имелись все основания ожидать прямой корреляции деформирования с образованием субмикротрещин. Это, действительно, подтвердилось. [c.507] Совпадение формы кривых ползучести и измеряемой в процессе ползучести концентрации субмикротрещин также демонстрирует эту взаимосвязь (рис. 276) На основании данных рис. 276 на рис. 277 определена функциональная связь хода процессов трещинообразования и деформирования. Видно, что связь относительного удлинения образца и концентрации трещин (как и для свободных радикалов) близка к линейной. [c.508] Как видно из рис. 277, зависимость е(Л тр) экстраполируется при Л тр = О не к нулю, а к некоторому значению деформации е , что отражает способность полимера деформироваться до некоторой стадии без трещин (и так же, как уже отмечалось, без появления свободных радикалов), за счет эластического распрямления и взаимного перемещения цепных молекул. Другую же часть деформации (е е на рис. 277) можно рассматривать как деформацию, связанную с процессом трещинообразования, протекающим в нагруженном полимере. Из рис. 277 можно видеть, что эта деформация составляет значительную часть общей деформации данного образца. [c.508] В первый раз (см. рис. 161 и 278). Это означает, как уже говорилось, что при первом нагружении для образования трещин приходилось разрывать полимерное вещество, а при втором нагружении требуется лишь раскрыть уже имеющиеся разрывы — трещины. [c.510] Температура комнатная. а— кГ1мм . /—нагрузка приложена первый раз, 2—после разгрузки и длительного отдыха образца такая же нагрузка приложена вторично. [c.510] После разгрузки, когда накопивщаяся за время первого нагружения деформация практически исчезла, можно было, вообще говоря, ожидать, что прн втором нагружении ход деформации со временем будет таким же, как и в первый раз, если деформирование в полимере является независимым от разрушения автономным процессом. [c.510] Однако, как видно из рис. 278, ход нарастания деформации при втором нагружении весьма заметно отличается от поведения деформации при первом нагружении, а именно —резко ускорен так, что кривые нарастания деформации подобны кривым нарастания концентрации трещин не только при первом, но и при втором нагружениях. На этом основании можно сделать вывод как о тесной взаимосвязи процессов деформирования и разрушения, так и о том, что процесс разрушения (трещинооб-разование) является задающим, а деформация развивается в меру нарастания трещинообразования. Поэтому и можно считать, что для ориентированных полимеров ход растяжения вдоль оси ориентации во многих случаях определяется устойчивостью полимера к разрушению. [c.510] НОМ полимере, которое можно назвать пассивным , поскольку анализ проводился на основе коррелирования наблюдающихся деформаций и концентрации разрывов. Однако полученные результаты стимулируют переход к иному виду исследовання — активному , когда, целенаправленно осуществляя разрывы межатомных связей в полимере, можно следить за влиянием задаваемых разрывов на деформирование полимера. Для осуществления подобных целей прежде всего использовалось УФ-облучение. Имелось в виду, что УФ-облучение и является таким инструментом , который вызывает в полимерах разрывы именно химических связей в макромолекулах и мало влияет на скорость межмолекулярных перегруппировок. Последнее обстоятельство получило в работах 755—774] новое подтверждение в дополнение к тому, что такой вывод согласуется с общими соображениями о закономерностях поглощения и рассеяния УФ-радиации в полимерах. [c.511] VI 3 уже было показано, что разрывы химических связей в молекулах полимера, вызываемые УФ-облучением, существенно увеличивают скорость разрущения (уменьшают долговечность, повышают скорость роста трещин) [755—774]. [c.511] Если бы скорость ползучести полимеров зависела только от кинетики межмолекулярных перегруппировок и никак не была бы связана с кинетикой разрывов химических связей, то под действием УФ-облучения скорость ползучести, казалось бы, не должна была изменяться при этом заметным образом, т. е. произведение тё в условиях УФ-облучения могло бы существенно отличаться от этого произведения, определенного для того же полимера без облучения. [c.511] Таким образом, выяснение экспериментальным путем вопроса о том, влияет ли УФ-облучение на скорость ползучести полимеров и на произведение тё или не влияет, дает возможность особенно ясно увидеть, являются ли элементарные акты разрывов химических связей в макромолекулах полимера существенными для кинетики деформирования (скорости ползучести). [c.511] Анализ подобных кривых показал, что форма кривых ползучести без облучения и при облучении имеет обычный вид, соответствующий схематической кривой ползучести, изображенной на рис. 3, с тремя стадиями стадией неустано-вившейся ползучести (I стадия), стационарной или установившейся ползучести (II стадия) и стадии ускоренной ползучести (III стадия). На тонких образцах III стадия иногда отсутствует. [c.512] Уже первые опыты сразу показали, что скорость установившейся ползучести под действием облучения резко увеличивается в тех случаях (при а Огр см, рис. 226 и 227), когда резко уменьшается и долговечность. В тех же случаях, когда облучение не влияет заметно на долговечность (при о агр), не изменяются заметно и параметры кривой ползучести, в том числе и скорость установившейся ползучести. Иначе говоря, УФ-облучение влияет на т и на ё так, что их произведение остается постоянным. Это можно проиллюстрировать результатами измерений зависимостей 1йт (ё) и 1дёЯст) на волокнах из триацетатного и натурального шелка, представленными на рис. 280. [c.512] Обращает на себя внимание то, что как без облучения, так и при облучении семейства прямых, изображающие изменения 1дт - и от напряжения о, подобны друг другу и графически представляются линиями, приблизительно симметрично расположенными относительно оси абсцисс по разные ее стороны (зеркальное отображение). [c.513] При одновременном действии УФ-облучения и нагрузки зависимость 1д8 (ог), как и зависимость 1ёт ((т), изображается двумя линейными участками, один из которых совпадает с участком, соответствующим испытаниям без облучения (при о Огр), а другой участок сильно отклоняется от этой зависимости (при о Огр). [c.513] Вернуться к основной статье