Разрушающее напряжение зависимость от скорости деформации

Заканчивая обсуждение проблемы описания закономерностей разрушения ориентированных полимеров, которое свелось по существу к обсуждению формулы Журкова, сделаем одно замечание. Хотя наиболее полную картину прочностных свойств полимера дает зависимость долговечности от температуры и напряжения, в практике обычно пользуются значением Опр прочности полимера при определенной температуре. За Опр принимают значение напряжения, при котором полимер разрушается при определенном режиме нагружения, обычно при растяжении с постоянной скоростью деформации. Это значение можно вычислить, зная коэффициенты в формуле Журкова. Если мы будем считать, что процесс разрушения занимает время Т1 порядка 1 с (типичное время в экспериментах по испытаниям на прочность), то Опр можно вычислить, переписав формулу (XVI. 1) в следующем виде [c.374]

Область, в которой наблюдается падение нагрузки вследствие перехода через предел текучести, ограничена с одной стороны температурой хрупкости, ниже которой полимер разрушается без заметных деформаций (см. раздел 12.1), и с другой стороны — температурой стеклования. Необходимо рассмотреть, каким образом температура и скорость деформации влияют на условия достижения состояния пластичности внутри указанной области. Возрастание скорости деформации приводит к увеличению предела текучести, существенно не сказываясь на напряжении, при котором происходит хрупкий разрыв материала. Поэтому повышение скорости деформации приводит к смещению температуры хрупкости в сторону более высоких значений и тем самым к сужению снизу области температур, в которой возможны пластические деформации (см. раздел 12.1). Изменение верхней границы области пластического состояния в зависимости от скорости деформаций исследовали Эндрюс с соавторами [38]. Их результаты будут обсуждены ниже. [c.291]

Конформационные превращения — основа развития высокоэластических деформаций. Однако деформация в значительной степени зависит также от плотности флуктуационной сетки, которая в свою очередь определяется скоростью деформации. С изменением плотности флуктуационной сетки меняется эффективная длина участков цепей между соседними микроблоками или зацеплениями. При сдвиговом течении вследствие различия скоростей перемещения отдельных слоев жидкости внешнее усилие в виде напряжения сдвига передается через проходные участки макромолекул, в результате чего они начинают ориентироваться. Под действием этих же сил путем последовательного движения звенья цепи выходят из микроблоков, т. е. узлы флуктуационной сетки разрушаются и увеличивается средняя длина проходных участков, которые являются основным источником накопления мгновенной упругой и высокоэластической деформации. Разрушение узлов флуктуационной сетки измеряется числом элементарных переходов звеньев из одного положения в другое, следовательно, этот процесс протекает во времени. Поэтому чем больше плотность флуктуационной сетки в начале развития деформации, тем больше время запаздывания и наоборот при переходе от ориентированного состояния к равновесному время релаксации меняется в зависимости от степени ориентации цепи и способности макромолекул к образованию новых узлов флуктуационной сетки. Поскольку все конформационные переходы макромолекул взаимосвязаны, они зависят от межмолекулярного взаимодействия и гибкости цепи, а следовательно, в значительной степени определяются температурой. С изменением температуры весь релаксационный спектр смещается и деформируется. [c.57]

Было показано [17], что одним из фундаментальных свойств прочности является ее зависимость от времени. Оказалось, что временная зависимость прочности присуща всем без исключения исследованным материалам [17, 18, 19]. Это выражается в том, что время от момента нагружения до разрыва образца существенно зависит от величины разрушающего напряжения. Долговечность под нагрузкой при одноосном растяжении удалось измерить во временном интервале, охватившем почти 10 порядков (от 10 до 10 сек). Изменение прочности во времени, подчиняющееся достаточно строгой закономерности, заставляет рассматривать разруше-нение материала как непрерывный процесс. Этот процесс протекает в механически напряженном теле со скоростью, которая может принимать разнообразные значения в зависимости от величины напряжения и температуры. Разрушение происходит не только за счет работы механической силы, но в значительной. мере и за счет теплового дв жения кинетических единиц. Вследствие флуктуаций тепловой энергии с определенной частотой происходит разрушение связей, обусловливающих прочность материала [20]. Таким образом, физико-механическая характеристика предел прочности , широко используемая в практике, является величиной условной, характеризующей прочность материала только при строго определенных условиях деформации, оговоренных в ГОСТе. Фактически разрушение твердых тел может происходить и при меньших нагрузках, причем в зависимости от скорости деформации и температуры опыта. Обсуждение общих закономерностей проч- [c.236]

При воздействии механической нагрузки на полимер он деформируется, и при этом индивидуальные макромолекулы оказываются в напряженном состоянии. Величина накопленной внутренней энергии зависит главным образом от степени деформации и строения (топологии) конкретной молекулы. Переплетенные цепи могут скользить, растягиваться или разрушаться в зависимости от скорости релаксации. В расплавах распутывание и деструкция цепей — конкурирующие процессы, зависящие от состава (плотности сетки зацеплений) и вязкости полимера, которая в свою очередь является функцией температуры, молекулярной массы, ММР и химической структуры (эффективной площади поперечного сечения полимерной цепи и наличия боковых групп). Разрыв цепей происходит обычно с наибольшей легкостью при сравнительно низких температурах, когда макромолекулы находятся в напряженном состоянии. Влияние основных параметров на степень механохимических превращений рассмотрено в гл. 3. В целом механизм этого явления определяется скорее не химическим строением полимера, а положением точек разрыва свя- > зей в макроцепи. [c.17]

Другое объяснение предложено в работе [5.22]. Разрушение будет хрупким, когда скорость релаксационных процессов, а следовательно, и скорость локальной пластической деформации, мала. При относительно высоких температурах релаксация локальных напряжений происходит быстро, и за время ts x устанавливается стационарное (квазиравновесное) состояние со стабильным коэффициентом перенапряжений р.,, который практически не зависит от о и Г. С повышением Т скорость релаксации уменьшается, и время установления стационарного состояния сопоставимо с временем жизни образца. Образец будет разрушаться при меньших напряжениях, так как Чем меньше долговечность, тем больше р. Поэтому зависимость lgт( a) для хрупкого разрушения должна располагаться левее и идти с большим наклоном к оси абсцисс. При этом авторы [5.22] считают, что при переходе в хрупкое состояние С/о не меняется. [c.127]

При малых нагрузках (обычно при напряжениях сдвига до 50—500 Па) смазки деформируются, подчиняясь закону Гука. Повышение напряжения сдвига (т) приводит к пропорциональному увеличению обратимой линейной деформации (7) испытуемого образца смазки. Дальнейшее увеличение напряжения сдвига (увеличение деформации) приводит к отклонению от линейной зависимости т = /(-у). Одновременно деформация становится не вполне обратимой. При еше большем увеличении напряжения сдвига наиболее слабые связи между частицами загустителя начинают разрушаться. Однако нри этом происходит обратный процесс — установление и упрочнение новых связей между частицами загустителя, приходящими в соприкосновение друг с другом (напрпмер, под действием теплового движения). При малых нагрузках процессы разрушения и восстановления связей компенсируют друг друга. По мере возрастания напряжений сдвига скорость разрушения контактов в структурном каркасе увеличивается и при определенной нагрузке начинает заметно преобладать над скоростью восстановления связей. Важно также то, что при разрушении заметного числа связей нагрузка на оставшиеся связи даже при неизменном напряжении сдвига возрастает. В результате процесс снижения прочности структурного каркаса смазки приобретает са-моускоряющийся, лавинный характер — это соответствует достижению и переходу через предел прочности. Смазка начинает течь подобно вязкой, точнее аномально вязкой жидкости. [c.271]

В качестве примера течения твердообразных структур рассмотрим две системы. На рис. 2 изображена зависимость логарифма вязкости от напряжения сдвига и логарифма скорости деформации 10%-ной суспензии Na-бенто-нита но данным [6]. Для этой системы вязкость за счет тиксотропного разрушения структуры меняется на несколько порядков величины. Как видно, теоретическая кривая 3 (при = 2 10 > сек, а = 5,8, Ь = 1,4 -10- секГ Tjo = 2,5 -10 пз, Цт = 100 пз) хорошо согласуется с экспериментальными данными. На рис. 3 приведены кривые течения 10%-ной суспензии естественного бентонита по данным [6]. При малых напряжениях сдвига наблюдается течение с высокой постоянной неньютоновской вязкостью т]о = 9,5-10 пз. При напряжении сдвига 25 дин1см происходит резкое разрушение пространственной структуры и наблюдается переход от течения с практически неизменной начальной структурой к течению с частично разрушенной структурой. При дальнейшем увеличении напряжения, когда структура полностью разрушается и происходит течение с постоянной минимальной вязкостью, r tn= ОД Теоретическая кривая 3 построена при [c.179]

Основной недостаток существующих теоретич. представлений связан с моделированием полимера в виде беспорядочной сетки, что не учитывает существования и влияния на свойства системы устойчивых надмолеку-.гярных структур, к-рые под действием внешних напряжений могут до нек-рой степени разрушаться, а при отдыхе системы восстанавливаться. Это приводит, в частности, к изменению внутренней структуры системы при переходе от состояния покоя к установившемуся течению и существенно усложняет простейшую картину течения. При этом структура системы зависит от скорости деформации, длительности деформирования и всей предыстории образца. С внешней, макроскопической стороны это выражается в развитии неньютоновского течечия (см. Вязкости аномалия), тиксотропных явлениях и зависимости релаксационных свойств системы от скорости и длительности деформации (см. Реология). Поэтому существование аномалии В., т. е. зависимости эффективной В. от режима деформирования, является важнейшим характерным свойством полимерной системы, определяемым соотношением вязкостных свойств полимера и его строения. При этом также следует учитывать, что В. полимеров и ее изменение при деформировании тесно связаны со всем комплексом механич. свойств и особенностями строения системы. Поэтому при теоретич. и экспериментальном рассмотрении вязкостных свойств текучих полимерных систем всегда [c.285]

Вообще, зависимость Ош ПВХ от скорости его растяжения в ААС довольно необычна, в связи с чем рассмотрим ее более подробно. На рис. 5.13 приведены зависимости Ош от логарифма скорости растяжения для ПВХ (а) и МПВХ (б) на воздухе и в исследованных средах. В области высоких скоростей деформации выход кривой растяжения на плато часто не достигается, т. е. в некоторых случаях по достижении СТвэ происходит спад напряжения, а затем образец разрушается, не достигнув развития деформации при постоянной нагрузке (кривые типа 5 на рис. 5.12). Эти точки на графиках отмечены стрелками. [c.126]

Деформационные свойства кристаллических полимеров. Кристаллические полимеры, как было сказано в гл 1, состоят из кристаллических и аморфных участков Кристаллические участки деформируются как упругие твердые тела за счет смещения атомов в решетке, деформации связей и углов. Аморфные прослойки в зависимости от условий (температуры и скорости) могут деформироваться как стеклообразные при Г Гс), высо-коэластические (Гт>7 >7 с) или вязкотекучис (7 >Гт)- Кристаллические полимеры отличаются от аморфных повышенными значениями модуля упругости, пО Шженной податливостью, меньшей восстанавливаемостью. Но сочетание жестких кристаллических и податливых (аморфных) участков делает кристаллические полимеры менее хрупкими, чем стеклообразные. Деформационная кривая кристаллического полимера по внешнему виду напоминает кривую стеклообразного полимера (рнс. 5.28). На ней также можно выделить три участка. На первой стадии расгяжс.чия (линейный участок) развиваются упругие обратимые деформации, увеличивающие свободный объем в полимере. Модуль упругости (наклон прямой) тем больше, чем выше степень кристалличности. На этой стадии разрушается исходная кристаллическая структура На // стадии проис.ходит перестройка исходной кристаллической структуры и образование новой в условиях напряженного состояния Этот процесс называется рекристаллизацией. Образец в каком-то месте (на [c.314]

Если течение ь С яплястся типичным свойством твердообра ны.х систем, например для конденсационно-кристаллизационны.х структур, то реологические зависи.мости строят по отношению к деформации, а не к ее скорости. Типичная кривая зависимости деформации от напряжения для твердых тел показана на рис. "И.15. Прямолинейный участок кривой О А отвечает пропорциональности дефор.мации напряжению сдвига в соответствии с законом Гука (УП.З). До напряжения Р, отвечающего точке Л, размер и фор.ма тела восстанавливаются после снятии нагрузки. Важными параметрами такой систе.мы являются модуль упругости (модуль Юнга) и модуль эластической деформации. Считают, что в суспензиях с коагуляционной структурой модуль упругости (и.1и модуль быстро11 эластической деформации) характеризует твердую фазу дисперсий, а, моду.]ь медленной эластической деформации — пространственную сетку с прослойками дисперсионной среды (возможно скольжение частиц относительно друг друга без разрыва связей). Напряжение Р соответствует пределу текучести (пределу упругости). С увеличением напряжения проявляются пластичность, а пос.те его снятия — остаточные деформации. При напряжении Я-(точка Б) начинается течение твердообразной системы. При дальнейшем увеличении напряжения до величины Р , (точка в), соответствующей пределу прочности, обычно наблюдается некоторое упрочнение те.та, затем система разрушается. [c.435]