ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Прочностные характеристики стекол из "Молекулярное строение и свойства полимеров" На заключительной стадии деформирования стеклообразного полимера вновь наблюдается монотонное повышение напряжения с деформацией вплоть до разрушения образца (см. рис. И1. 1). Са-моупрочнеиие стекла при деформациях, близких к предельным, связано с завершением перехода образца из изотропного в высокоориентированное состояние. Таким образом, в принципе можно было ожидать совпадения экспериментальных значений предела прочности От ДЛЯ предельно ориентированного образца с теоретическим значением рассчитанным в предположении разрыва химических связей всех макромолекул, проходяших через поверхность разрушения. [c.101] Значения у могут быть определены из экспериментов, в которых размер трещины искусственно меняют в желаемых пределах путем насечки или расклинивания образца. Типичная кривая зависимости у от ММ для полиметилметакрилата показана на рис. 111.3. Характерным для данной кривой является наличие нескольких точек перегиба и выход на насыщение в области высоких ММ, причем предельное значение у в области насыщения на несколько порядков превышает разумные оценки поверхностной энергии полимера. Этот результат означает, что в параметр у, которому придается физический смысл поверхностной энергии растущей трещины, вносят также вклад другие энергетические эффекты, обусловленные участием в процессе образования поверхности разрушения участков полимера, расположенных на значительном расстоянии от нее. [c.101] Предполагается, что каждый из перечисленных членов достигает максимального значения при длине макромолекул (числе атомов), соответствующей переходу полимера из жидкого в твердое состояние (по), возникновению сетки зацеплений (rti) и достижению критической степени полимеризации для вязкого течения ( г) (табл. П1. 3). [c.102] Весьма значительное различие параметров уравнения (П1.10) для полиметилметакрилата и полистирола, которые обладают близкими значениями гибкости цепи, коэффициентов упаковки, температур стеклования и других макроскопических характеристик (см. гл. II и IV) позволяет предположить, что уь у2, ti и П2 являются скорее изменяемыми параметрами уравнения (III. 10), чем конкретными молекулярными характеристиками полимера. Тем не менее, модельные представления, положенные в основу соотношения (III. 10), по-видимому, имеют реальное физическое содержание. В частности, наблюдается [132] удовлетворительная корреляция между экспериментальными значениями предразрывного удлинения % фибриллизованного полимера в зоне трещины и контурной длины участков цепей между узлами зацеплений Le , или теоретическим пределом молекулярного удлинения (где (h — среднее расстояние между концами участка макромолекулы, находящейся между узлами зацеплений в конформации статистического клубка). [c.102] Это означает, что пластическая деформация стеклообразного образца, предшествовавшая разрушению, протекает по механизму афинной деформации сетки зацеплений, а разрушение наступает в момент, когда расстояние меладу узлами сетки сравнивается с Le . Заметим также, что предсказываемая моделью вынужденной рептационной подвижности (см. более подробно гл. IV) макромолекул стеклообразного полимера, находящегося под действием растягивающей нагрузки, пропорциональность у в области П . п а П2 и теоретическое значение работы образования поверхности разрушения W = 0,6 Дж/м [133] вполне удовлетворительно согласуется с полученными для полистирола и полиметилметакрилата зависимостью у и yi =0,25—1,5 Дж/м (см. рис. III. 3 и табл. III. 3). [c.102] Основной недостаток модели Гриффитса, однако, заключается в идеализации явления разрушения, которое фактически рассматривается не как процесс, протекающий во времени, а как мгновенная катастрофическая потеря механической устойчивости материала при о — От. В рамках такой статической концепции необъяснимо, например, существенное возрастание От одного и того же образца при уменьшении длительности (повышении скорости) деформирования [134]. Таким образом, основной характеристикой явления разрушения следует считать не От, а время существования образца с момента приложения нагрузки до разрушения, т. е. его долговечность т. [c.103] Примечание энергия активации термодеструкции. [c.103] Исходя из сказанного, можно было бы ожидать, что значения параметра у будут близкими объему единичных колебательных элементов цепочки, а именно среднему атомному объему, Ша- Ока залось, однако, что в большинстве случаев у =(10—100)(Оо. Анализ этого несоответствия привел к выводу что процесс разрушения протекает не одновременно по всему объему образца, а начинается в дефектных участках структуры, локальные напряжения в которых а/ значительно превосходят среднее напряжение в образце а. [c.103] Иначе говоря, приложенная к телу механическая энергия у а сконцентрирована в дефектных участках, т. е. 7 а = о)аО (, откуда у == ди а, где д а11а. Таким образом, параметр у является количественной характеристикой концентрации перенапряженных связей в нагруженном образце. [c.104] Изложенные представления, таким образом, являются развитием идеи Гриффитса о фундаментальной роли микротрещин в механической прочности материалов с кинетических позиций. [c.104] Вернуться к основной статье