Механизм разрушения волокон

При многократных воздействиях характер разрушения волокна иной происходит постепенное разрастание имеющихся и вновь возникающих дефектов волокна. Был предложен следующий механизм разрушения волокна при многократном растяжении [379] (рис. 11.55). Дефект, образовавшийся в точке А, распространяется в глубь волокна. Вследствие ориентационного [c.123]

Механизм разрушения волокна при однократных и многократных механических воздействиях изучали Орлова, Берест-нев и Каргин [1010]. [c.265]

Предполагают следующий механизм разрушения волокна при многократном растяжении [13]. Дефект, образовавшийся на поверхности, начинает распространяться в глубь волокна. Вследствие ориентационного упрочнения материала усиление растущего дефекта в вершине становится столь велико, что рост дефекта перпендикулярно направлению цепей прекращается. Происходит скол вдоль направления ориентации молекул. Этот скол как бы залечивает разросшийся дефект. Но на этом сколе может находиться или возникнуть другой дефект, который начинает распространяться в глубь волокна. Описанные явления повторяются. Когда нагруженным остается лишь небольшое сечение, происходит одновременный разрыв имеющихся в этом сечении молекулярных цепей. [c.287]

Прн многократных воздействиях характер разрушения волокна иной происходит постепенное разрастание имеюш,ихся и вновь возникающих дефектов волокна. Был предложен следующий механизм разрушения волокна прн многократном растяжении . Дефект, образовавшийся в точке Л, распространяется в глубь волокна (рис. 103, а). Вследствие ориентационного упрочнения материала в определенный момент рост дефекта перпендикулярно направлению ориентации цепей прекращается (упрочнение в клине растущего дефекта АБ становится равным напряжению на участке БМ). Однако в ненагруженной зоне / напряжение меньше, чем в нагруженной зоне //. Поэтому вдоль направления ориентации молекул происходит скол БК, который развивается до тех пор, пока напряжения в зоне / и // ие выравняются (точка К)-Однако в зоне I релаксационные процессы проходят быстрее, так как она менее напряжена. Поэтому через некоторое время равенство напряженности зон / и //в точке К нарушается и скол продолжает распространяться дальше. При этом форма участка АБК может меняться (на рис. 103,а это показано пунктиром). [c.121]

Временные зависимости деформационно-прочностных характеристик полимеров детально были изучены Буссе и Лессингом на хлопковых волокнах и Голландом и Тернером на силикатных стеклах . Систематическое изучение временной и температурной зависимости прочности твердых тел и ее связи с механизмом разрушения было проведено Журковым с сотрудниками [16, см. также ]. [c.205]

Вследствие высокой прочности и замечательных деформационных свойств полиамиды считают чрезвычайно удобной матрицей для армирования стеклянным волокном, введение которого приводит к значительному увеличению сопротивления полиамидов воздействию динамических нагрузок. Механизм разрушения стеклонаполненных пластмасс в результате их динамической усталости обсуждается в работе [28], где сделан вывод о том, что разрушение в значительной степени инициируется нарушением связи между полимером и наполнителем. Короткие волокна эффективнее, чем длинные, повышают сопротивляемость полиамидов воздействию динамических нагрузок. [c.118]

Это является причиной зависимости между долговечностью и статическим разрушающим напряжением. Такая зависимость в связи с механизмом разрушения полимеров систематически изучалась С. И. Журковым с сотр. [10, с. 1677 37, с. 66 38, с. 1249 47, с. 933 49, с. 68]. Как было показано выше, для таких материалов, как пластмассы, волокна и т. п., долговечность связана с разрушающим напряжением следующим соотношением [c.229]

Измерение адгезии полистирола к волокнам ПВС различной эластичности (разной степени вытяжки) дало практически одинаковые результаты. Этот факт имеет решающее значение для доказательства того, что выбранный нами метод измерения адгезии дает возможность получить информацию именно о силе сцепления поверхностей склеиваемых полимеров и, кроме того, позволяет глубже понять механизм разрушения нетканых материалов. Заключение об отсутствии заметного влияния механических свойств волокон на а косвенным образом может быть получено анализом данных о механических и адгезионных свойствах широкого круга исследованных полимеров [7]. [c.300]

Представляет интерес исследование влияния на вязкость разрушения (или на другие параметры вязкости) таких факторов, как температура, тип наполнителя, а также характер межфазной связи. При изучении полифениленоксида (ПФО) и эпоксидных смол со стеклянными шариками или короткими стеклянными и графитовыми волокнами [974, 938, 222, 221] было показано, что подход Ирвина к исследованию механизма разрушения [423, 424, 221] [c.332]

При конструировании композиционных пластиков, работающих на сжатие, учитываются [14, с. 54 42, с. 41 57, с. 302] два возможных механизма разрушения, которые схематично изображены на рис. 1.15. При разностороннем выпучивании проявляется тенденция к растяжению слоя связующего между волокнами (o). Следовательно, прочность материала при испытании на сжатие зависит (наряду с прочими факторами) от модуля упругости связующего Ес). Эта зависимость [14] описывается следующим выражением [c.29]

Механизм разрушения органоволокнитов при действии внешних нагрузок почти не изучен. Принимая во внимание рассмотренные выше особенности состава и структуры этих материалов, а также резко выраженную анизотропию свойств самого волокна, можно полагать, что распределение напряжений между компонентами, их деформация, зарождение и рост микродефектов, приводящих к разрушению, существенно отличаются от таковых в известных композиционных материалах. Полимерная природа наполнителя и сложный комплекс физико-химических взаимодействий связующего с волокном в органоволокнитах обусловливают необходимость оценки механических свойств компонентов непосредственно в композиции [43, с. 42]. [c.278]

Деформационные характеристики синтетических волокон изменяются в широких пределах. В частности, в армированных пластмассах используют волокна с относительным удлинением при разрыве 8в от 2 до 20—25%. Удлинение при разрыве обычно применяемых связующих 8с составляет 2—7%. Сочетая эти компоненты, можно получить две группы материалов, отличающиеся поведением под нагрузкой и механизмом разрушения [c.278]

Стойкость композиционных материалов к разрушению определяется большим числом факторов и существует множество предположений, какой из вероятных микромеханических механизмов разрушения вносит основной вклад в работу разрушения. Более подробное обсуждение этого вопроса будет проведено при анализе работы разрушения материалов с непрерывными волокнами, а здесь изложены некоторые общие представления. В композиционных материалах на основе хрупкой матрицы (отвержденные эпоксидные или полиэфирные смолы) и хрупких волокон (стеклянных, углеродных или борных) поверхностная энергия разрушения волокон равна примерно 5 Дж/м , матрицы — не более 500 Дж/м а материала в целом при хорошем его качестве и высокой степени ориентации — около 200-10 Дж/м и даже выше. Предполагается два основных механизма поглощения энергии при разрушении таких материалов — на преодоление трения волокон относительно матрицы при их извлечении из нее или на упругий отрыв волокон от матрицы [65]. В композициях с короткими волокнами более важную роль играет первый механизм, так как концы большинства волокон должны быть ближе к поверхности трещины, чем половина критической длины и, следовательно, эти концы будут извлекаться из матрицы при распространении трещины. При этом работа по преодолению трения волокон относительно матрицы при их извлечении дает основной вклад в измеренную энергию разрушения материала. Купер [66] показал, что максимальная энергия разрушения композиций с короткими волок- [c.100]

Для полной адгезии, в предположении, что все волокна рвутся одновременно, можно себе представить следующий механизм разрушения. При разрушении волокон происходит внезапное освобождение поверхностной энергии, которая и обусловливает быстрое распространение трещины через матрицу. В этом случае прочность композиционного материала выражается уравнением [c.81]

Прочность на границе раздела волокна и матрицы и сдвиговая прочность матрицы намного меньше прочности композиционного материала в направлении волокон. Отсюда вытекает, что данный механизм разрушения имеет [c.87]

Таким образом, правомерно считать, что характер уравнения связи между критическим напряжением при потере устойчивости и геометрической формой армирующих элементов не зависит от схемы нагружения модели. Из полученных уравнений следует, что если разрушение композита происходит в результате потери устойчивости арматуры, то критическое напряжение с ростом диаметра волокон увеличивается, и наоборот — если с ростом диаметра волокна прочность стеклопластика увеличивается, то этот факт следует рассматривать как подтверждение рассматриваемой гипотезы механизма разрушения. [c.22]

Для нахождения функции хр х1Г ) будем рассматривать волокно 1 (см. рис. 5.17) как сплошной стержень, а матрицу 2 — как полый цилиндрический стержень. При этом не будем учитывать возможное сокращение диаметра волокна при растяжении вдоль волокна. Весьма возможно, что при достаточно большой жесткости матрицы это явление может внести существенные коррективы в механизм разрушения модели и ему, по-видимому, следовало бы посвятить специальное исследование. [c.143]

Механизм разрушения армированных полимеров представляет собой сложный физико-механический процесс, при изучении которого необходимо учитывать не только характер нагружения, но и совокупное влияние таких факторов, как прочностные и упругие характеристики компонентов, их дисперсия, относительное объемное содержание полимера и армирующего волокна, релаксационные явления в них, прочность адгезионной связи полимера с волокном, технология создания композита (остаточные напряжения и т. п. [18, 28, 224, 225]). Естественно, что для изучения столь сложного явления разрабатывают и применяют различные модели, позволяющие наблюдать или объяснять тот или иной эффект. [c.178]

Механические свойства волокнистых композиционных материалов определяются тремя основными параметрами высокой прочностью армирующих волокон, жесткостью матрицы и прочностью связи на границе матрица—волокно. Именно соотношение этих параметров определяет весь комплекс механических свойств и механизм разрушения композита. Его работоспособность, надежность и долговечность зависят от правильности выбора исходных компонентов и технологии формирования изделия. Здесь уместно заметить, что не всегда достижение высоких механических показателей композита может так же благотворно влиять и на другие эксплуатационные свойства. В частности, для изделий, эксплуатируемых в контакте с агрессивными средами, когда требуются помимо высокой прочности и жесткости конструкции химическая стойкость и непроницаемость, приходится [c.114]

Начнем с рассмотрения второго фактора. Разрушение волокна под действием растягивающего усилия протекает по механизму распространения трещин , исходящих из дефектных мест, которые существуют в волокне или возникают спонтанно из-за неоднородностей структуры материала в местах концентрации напряжений. Следовательно, чем большее [c.279]

Прочность является одной из важнейших характеристик всех конструкционных материалов, в том числе и полимерных. Полимерные материалы подразделяются на твердые (пластмассы, волокна, пленки), которые характеризуются относительно высокими модулями упругости (10 —10" МН/м ), и мягкие (высокоэластические материалы — резины с модулями упругости 1 — 10 МН/м2). Механизм и закономерности разрушения тех и других существенно различны. В этой главе рассматриваются природа и закономерности прочности твердых полимеров. [c.280]

Используя индикатор усталости, отрегулированный по нагрузке, Банселл и Хирль [77] еще раньше получили характерную морфологическую картину усталостного разрушения волокна ПА-66. Для реализации данного усталостного механизма необходимо исследование с изменяемыми до нуля циклическими нагрузками. В таких условиях волокно ослабляется при максимальной нагрузке, составляющей лишь 60—70 % исходной [c.262]

Исследование механизма разрушения некоторых термопластов, армированных короткими углеродными волокнами / Узен Хан-мин, Лин Гуангмин, Жанг Минчки, Жанг Ли. — Высокомолекулярные соединения, 1994, сер. А, т. 36, № 5, с. 794-800. [c.703]

Установлены механизм карбонизации ненаполненной эпоксидной смолы и ар-мировагшой исходными волокнами, а также зависимост ь состава и структуры кокса от содержания кислорода при горении. Определены условия формирования вспененной структуры кокса при армировании смолы огнезащищенными волокнами и отмечены различия в макроструктуре вспененной шапки и в объеме кокса от способа введения ЗГ в состав композиции. Изучение распределения элементов в коксе показало, что фосфор присутствует как в поверхностном слое кокса, так и его объеме. С увеличением содержания кислорода в испытательной смеси с 30 до 100 % об. растет температура пламени и меняется морфология кокса, возрастает степень разрушения волокна под снятым слоем пенококса. Фосфор в коксе обнаружен при всех температурных режимах горения. [c.95]

При однократном нагружении механизм разрушения волоком иной. Об этом свидетельствуют, в частности, микрофотографии , на которых видно, что край разорванного волокна ровный (отсутствуют продольные сколы). При однократном растяжении разрыв происходит в одном, наиболее слабом участке по длине волокна без изменения структуры волокна в целом. При многократных же деформациях постепенно образуется множество м(1-кродефектов, которые распределяются по всему объему волокна. [c.92]

Как показал Шишкин с сотр. [3.27], высокоориентированные волокна из полиимидов (й(=12 мкм, Стр = 3,5 ГПа) при разгрузке концов волокна после разрыва обнаруживают пластические сдвиги частей волокна по плоскостям наибольших касательных напряжений (угол 45°). Это подтверждает идею а Второ в о роли сил межмолекулярного взаимодействия в разрушении полимеров. Вероятно, исследуемые волокна находились в области квазихрупкого разрыва, в которой возможны микропластические деформации. Бездефектные стеклянные волокна (ар = 3,0 -нЗ,5 ГПа), находясь при 293 К в хрупком состоянии, дробятся при разрыве на малые осколки. Таким образом, при одинаковой прочности полиимидные и стеклянные волокна ведут себя по-разному. По-видимому, основная причина этого лежит в структурных различиях. Стеклянные (силикатные) волокна имеют густую сетку кремнекислородных связей, а ионные взаимодействия между —81—О—81— цепочками сетки характеризуются энергней того же порядка, что и ионно-ковалентные 81—0-свя-зи. Поэтому во всех состояниях (хрупком, квазихрупком и пластическом) деформационные и прочностные свойства определяются разрывом химических связей. Для линейных полимеров дело обстоит иначе, так как силы межмолекулярного взаимодействия на один —два порядка слабее химических связей в полимерных цепях. Поэтому в полимерах при определенных условиях механизм разрушения связан в основном с преодолением межмолекулярных сил, а не с разрывом химических связей. [c.49]

В этой главе рассмотрены механизмы разрушения и теория прочности твердых полимеров — некристаллических (полимерные стекла) и кристаллических (пластмассы, волокна и пленки). В хрупком и квазихрупком состояниях при разрушении ведущим процессом является термофлуктуационный разрыв химических связей, а в пластическом (вынужденном высокоэлас- [c.189]

Штриховые линии на рис. П. 15 ограничивают предельные значения модулей Юнга, достигаемых при каждой температуре по мере увеличения экструзионной степени вытяжки. Это ограничение свя-з ано с разрушением волокна или с появлением деформационных полос, сопровождающимся уменьшением значения модуля. Сопоставление данных рис. П. 15 со значениями степени ориентации некристаллической фазы (рис. II. 13) позволяет заключить, что тогда, когда появляются первые признаки разрушения, функции ориентации аморфной фазы при 80 и 134 °С достигают максимума и имеют подобные значения. Эти наблюдения свидетельствуют в пользу механизма межламелярного скольжения, предложенного Колбеком и Улманном [85]. [c.85]

Механизм разрушения пылевого слоя при регенерации различными способами имеет общие черты. Практически во всех способах разрушение пылевого слоя происходит по ослабленным аутогезион-ным связям, обычно без нарушения адгезионного взаимодействия частиц с волокнами, так как последнее велико. Поэтому важное значение для удаления пыли имеют структурные неоднородности слоя аэрогеля, обусловленные наличием крупных частиц в слое, подвижностью нитей в тканях, колебаниями фильтровального [c.25]

В чем же причина малой потери прочности высокоориентированных волокон в мокром состоянии Эта причина заключается в изменении механизма разрушения вксокоориентированных волокон по сравнению с низкоориентированными. При идеальной ориентации волокон, т. е. при условии, что все макромолекулы ориентированы вдоль направления разрывного усилия (вдоль оси волокна), разрушение полимера происходит в результате разрыва химических связей (по линип основных валентностей) всех цепей независимо от того, на каком расстоянии друг от друга находятся эти цепи, т. е. независимо от степени набухания. При неполной ориентации цепей вДоль оси волокна разрушение имеет комбинированный характер одновременно с разрывом макромолекул по линии главных валентностей происходит и [c.157]

Наиболее обоснованным следует, видимо, считать тот механизм разрушения однонаправленно армированного композита при сжатии, при котором за первопричину разрушения принимается потеря устойчивости армирующими элементами. В это.м случае жесткость арматуры должна оказывать значительное влияние на прочность стеклопластиков. Жесткость волокна — функция его модуля упругости и диаметра. В последние годы были синтезированы стеклянные волокна, обладающие повышенным модулем упругости [37—39]. Например, фирма Оуэнс Корнинг разработала стекловолокно с модулем упругости (1,0—1,2) 105 МПа, получившее название -стекло . В Советском Союзе также получены волокна, имеющие сюль же высокий модуль упругости. Экспериментальное исследование прочности однонаправленных стеклопластиков показывает, что повышение модуля упругости стекла, а соответственно стекловолокна, приводит к росту прочности композита при сжатии, т. е. повышение жесткости арматуры положительно влияет на несущую способность стеклопластика [26]. [c.20]

Как было показано выше, модуль упругости волокон значительно возрастает с ориентацией молекулярных цепей вдоль оси волокна. Это объясняется аналогично росту прочности значительным участием сильных химических связей в механизме разрушения. Участие химических связей повышается по мере увеличения ориентации, и в идеально ориентированном состоянии межмолекулярные взаимодействия не оказывают влияния на упругие свойства вдоль оси ориентации. В связи с этим модуль упругости идеаль11о ориентированного волокна должен быть на два порядка выше, чем модуль упругости изотропных полимеров. По этой же причине модуль упругости в направлении, перпендикулярном оси ориентации, уменьшается по мере увеличения степени ориентации. [c.252]

Но для характеристики долговечности волокон в реальных условиях представляет интерес ие статическое растягивающее усилие, а динамические нагрузки с переменными величинами напряжения и деформации, 1[ричем характер напряжений оказывается сложным и включает в себя различного рода сочетания растягивающих и сдвиговых напряжений циклического типа. Особое значение имеют испытания на устойчивость волокон и тканей из них к изгибам, поскольку это один из наиболее распространенных видов эксплуатационных воздействий. К сожалению, из-за сложного характера напряжений и деформаций теоретические расчеты устойчивости (усталостной прочности) материалов нри таких испытаниях провести не удается. Что же касается механизма разрушения, то он сводится к распространению трещин по поперечному сечению материала (волокна). В связи с этим можно напомнить, что в предыдущих главах рассматривался вопрос об устойчивости волокон к изгибам в зависимости от типа структуры волокна. Было отмечено, что фибриллярная структура волокон выгодно отличается от монолитной структуры тем, что возникающие при [c.287]

Вообще антрахиноновые красители имеют хорошие показатели устойчивости к свету, т.е. 5-6 баллов на шерсти и 5-7-на ацетатном волокне. К сожалению, большинство работ по изучению светопрочности носит прикладной характер и направлено на поиск структурных модификаций, улучшающих светопрочности, а не на изучение самого механизма фоторазрушения красителя. Однако известно, что одним из механизмов разрушения является дезалкилирование алкиламиноантрахино-нов, о чем свидетельствует покраснение окрашенного волокна при [c.316]

Механизм нагружения, который не рассматривается в данной монографии, представляет собой деформирование цеппых молекул под действием силы инерции, т. е. через распространяющиеся волны напряжения. Хрупкие термопластичные материалы (ПС, сополимер стирола с акрилонитрилом, ПММА) при скоростях одноосной деформации менее 3 м/с или скоростях деформирования менее 50 с ведут себя классически [30]. В данной области при увеличении скорости деформирования увеличиваются прочностные свойства и уменьшается удлинение. При скоростях деформирования 50—66 с происходит переход к разрушению, вызванному волной напряжения, которая сопровождается десятикратным уменьшением кажущейся работоспособности материала [30]. Скелтон и др. [40] изучили полимеры ПА-6, ПЭТФ и ароматический полиамид (Номекс). Данные волокна также ведут себя классически при температурах окружающей среды и в интервале значений скоростей нагружения 0,01 — 140 с . При температурах —67 и —196°С получено уменьшение прочности, начиная со скорости нагружения 30 с". [c.146]

Совершенно ясно, что роль нагружения цепи и ее разрыв будут совсем разными для трех механизмов, определяющих прочность полимера. В данной книге неоднократно утверждалось, что способность цепных молекул нести нагрузку становится более эффективной, если ориентация цепи и межмолекулярное притяжение вызывают постепенное накопление больших напряжений вдоль оси цепи и препятствуют проскальзыванию последней и образованию пустот. Именно по этой причине высокоориентированные волокна полимеров наиболее удобны для изучения нагружения цепи и ее разрыва. В гл. 7 были рассмотрены экспериментальные результаты образования механорадикалов и их преобразование. В отношении феноменологических представлений о процессе разрушения в литературе мало разногласий. В первом разделе данной главы будет рассмотрен наиболее спорный вопрос о возможном влиянии разрыва цепи и реакций радикалов на предельную прочность. [c.227]

Большой интерес, проявляемый промышленностью к таким изделиям, послужил причиной интенсивных исследований морфологических изменений, происходящих в волокне в процессе холодной вытяжки [42]. Результаты этих исследований показали, что образование шейки не связано с локальными повышениями температуры, которые вызывали бы плавление кристаллитов и приводили к течению полимера, сопровождающемуся изменениями структуры. Более того, даже допущение об общем размягчении растягиваемого образца не позволяет объяснить механизм шейкообразования. Оказывается, образование шейки является результатом разрушения кристаллитов поликристаллических композитов, инициированного напряжениями. Молекулярную модель морфологических изменений, происходящих при холодной вытяжке (образовании шейки), можно описать следующим образом (рис. 3.16) [7]. [c.65]

Чен [14], а также Уайт и Айди [10] представили экспериментальные и теоретические результаты (изотермический анализ устойчивости по Ляпунову), из которых следует 1) полимерные расплавы ведут себя при формовании волокна так же, как при однородном продольном течении 2) для полимеров, у которых продольная вязкость т]+ t, ) возрастает с увеличением времени или деформации (см. рис. 6.16), характерно устойчивое формование волокна без проявления резонанса прп вытяжке, и при высоких степенях вытяжки они разрушаются по когезионному механизму (примером полимера, демонстрирующим такое поведение, может служить ПЭНП) 3) для полимерных расплавов с уменьшающейся продольной вязкостью характерно проявление резонанса уже при малых степенях вытяжки и упругое разрушение (после образования шейки ) при высоких степенях вытяжки (типичными полимерами, которые можно отнести к этой категории, являются ПЭВП и ПП). [c.566]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология