Стекла релаксация напряжений

Противоречие между тезисом о критическом характере разрыва и обильным экспериментальным материалом, свидетельствующем о зависимости характеристик прочности от температуры и времени или скорости нагружения, пытались устранить различными допущениями. Например, химическими изменениями, связанными с процессом сорбции влаги из воздуха поверхностью трещин в стекле. Сорбция паров воды протекает во времени и сопровождается понижением поверхностного натяжения, которое определяет критическое, напряжение разрушения [25, с. 341 26 27]. Временную зависимость прочности объясняли также повышением напряжения на упругих элементах вследствие релаксации напряжения в вязкопластичных частях системы [28, 29]. [c.10]

Большое значение приобретают работы по изучению границы раздела стеклянное волокно — связующее и визуализации явлений на межфазной поверхности [55—58]. Перспективно для этих исследований применение электронного микроскопа, особенно сканирующего [58]. Несомненный интерес имеют работы, связанные с изучением внутренних напряжений в стеклопластиках (см. гл. IV), влиянием аппретов па релаксацию напряжений [88 89, с. 18]. Однако следует признать, что наиболее важными факторами, определяющими надежность, долговечность и прочностные свойства стеклопластиков, являются адгезионная прочность на поверхности раздела стекло — связующее и способность компонентов композиции к химическому взаимодействию. У подавляющего большинства исследователей это не вызывает сомнений [11, 14, 15, 17, 59, 60, 70, 93, 94]. Но даже теперь, когда созданы веще- [c.334]

Поскольку т велико и Ф , упругие напряжения благодаря вязкому течению в стекле, окружающем зародыш, могут за время т существенно уменьшиться. Тем не менее значительно ниже Т такая релаксация напряжений, видимо, невозможна, и рост их энергии будет подавлять зарождение кристаллов. [c.229]

Уравнение ( ) правильно выражает скорость релаксации напряжений в области высоких температур, когда вязкость стекла равна 10 пуазов или меньше. [c.101]

Для уменьшения внутренних растягивающих напряжений в различных материалах (стекле, металлах), в том числе и в полимерах, широко применяется отжиг т. е. выдержка готового изделия при повышенной температуре для ускорения релаксации напряжений. Отжиг, однако, иногда сопровождается увеличением степени кристалличности полимера и увеличением размеров его кристаллов, в результате чего сопротивляемость растрескиванию может не только не возрасти, но даже уменьшиться [c.208]

Так называемая теория стесненных слоев постулирует, что передача усилия от низкомодульной матрицы к высокомодульным волокнам может быть равномерной и эффективной, если между ними находится межфазный слой с промежуточным модулем упругости [49]. Поскольку экспериментально показано, что частицы наполнителя могут изменять плотность упаковки макромолекул эластичного полимера и уменьшать их подвижность, а следовательно, изменять механические свойства полимера на расстояние до 150 нм от поверхности, эти представления кажутся многообещающими. Был сделан вывод, что аппреты способны уплотнять структуру полимера на границе раздела, оставаясь химически связанными с поверхностью стекла [39]. Однако эти представления трудно увязать с релаксацией напряжений в пограничной области прп компенсации термических усадок [29]. [c.46]

Вязкоупругие тела можно заставить течь , если приложенные силы обеспечивают достижение скоростей деформации, слишком больших для процесса релаксации напряжений. Мягкие кристаллические тела с достаточно низкими значениями Q могут проявлять вязкоупругие свойства. Обычное стекло, будучи в строгом смысле слова жидкостью, рассматривается во многих случаях как наиболее совершенное хрупкое твердое тело. Следовательно, вне зависимости от того, являются ли реальные тела аморфными или кристаллическими, они проявляют некоторые черты как гипотетических идеальных жидкостей, так и гипотетических идеальных твердых тел. [c.45]

Напряжения снижаются при выдержке покрытий в атмосфере влажного воздуха (рис. 4.24,6). Например, при 100%-й влажности они становятся равными нулю у поливинилбутиральных покрытий, нанесенных на стекло, через 4—5 ч, эпоксидных— через 5—6 ч, перхлорвиниловых — через 6—9 ч. С понижением влажности воздуха это время возрастает. Характерно, что уменьшение напряжений у большинства покрытий не коррелирует со снижением адгезии (обычно опережает его). Это позволяет сделать вывод, что релаксация напряжений при увлажнении обусловлена комплексным влиянием воды на механические и адгезионные свойства покрытий. Действительно, при высушивании увлажненных образцов напряжения частично или полностью восстанавливаются. [c.110]

Релаксационные явления и связанная с ними вынужденная эластическая деформация приводят к тому, что первичные трещины, образующиеся при растяжении органического стекла, раскрываются настолько широко (на 0,5 и более), что удается наблюдать их возникновение и развитие непосредственно под микроскопом и даже невооруженным глазом. Эта особенность органических стекол и подобных им полимеров позволяет получить прямые доказательства неодновременности разрыва образца и подтверждение теории хрупкой прочности. В пользу этих представлений также говорят результаты исследования поверхности, образующейся при разрыве образца (поверхность разрыва), на которой хорошо видна линия встречи трещин. У полиметилметакрилата эта линия представляет собой гиперболу, возникшую вследствие пересечения двух растущих с одинаковой скоростью трещин, одна из которых начала развиваться раньше другой. У полистирола кривые менее правильны, что, по-видимому, связано с неодинаковой скоростью распространения различных трещин или с зависимостью ее от времени. Иногда линии встречи трещин почти прямые, что соответствует практически одновременному началу развития трещин. Отсутствие таких линий у силикатных стекол объясняется незначительным проявлением релаксации напряжения. [c.318]

Релаксация напряжений происходит даже при температурах на -50—j60° ниже температуры стеклования, но лишь до некоторого -пре дела, после чего резко замедляется. При любой температуре сохраняются вполне устойчивые остаточные напряжения, снижение которых возможно при температурах, соответствующих области высокоэластического состояния. Если. отжиг листового органического стекла возможен при температурах выше то при формовании деталей это невозможно. Решающим фактором при выборе -температуры отжига является сохранение формы детали. [c.77]

Рис. 6.1. Релаксация напряжений в органическом стекле СО-120 при различных начальных напряжениях и температурах 20 (/), 60 (2), 75 (5), 80 (4). 90 (5), 95 (б) и 102 С (7).

Для установления температурно-временных параметров термической обработки необходимы экспериментальные данные по кинетике релаксации напряжений в органических стеклах при условии постоянства. заданных деформаций. Типичные релаксационные кривые при различных температурах и уровнях напряжений представлены на рис. 6.1. Максимальные значения исследованных температур соответствуют предельным температурам, при которых сохраняется стабильность формы, деталей остекления. Оптимальная температура отжига отформованных деталей из органических стекол составляет Тс—40 °С продолжительность процесса устанавливают из расчета 30 мин на 1 мм толщины материала. Указанные режимы термической обработки обеспечивают минимальные значения остаточных напряжений при сохранении стабильной формы изделий. [c.143]

Рис. 6,17. Релаксация напряжений при изгибе ориентированного органического стекла СО-120 (бв=50%) при различных начальных напряжениях.

После снятия нагрузки исчезает лишь мгновенная упругая деформация, а деформация развившаяся за счет ползучести, остается. Поскольку времена релаксации ненагруженного стеклообразного полимера велики, то эта деформация может существовать в образце сколь угодно долго, но при нагревании выше температуры стеклования она исчезает. Тем самым демонстрируется релаксационная природа этой части деформации полимерного стекла. При длительном действии растягивающего напряжения в температурном интервале вынужденной эластичности развивается собственно вынужденноэластическая деформация, которая, как уже говорилось, может составлять десятки и сотни процентов. [c.114]

Температура снятия напряжения (релаксации). Эта температурная точка определяется как температура, при которой существующие в стекле [c.75]

Александровым и Лазуркиным [49, 50] было установлено, что развивающаяся в стеклообразном состоянии большая деформация является по своей природе высокоэластической, так как она связана не с изменением средних расстояний между атомами и не с перемещением цепных молекул в целом, а с изменением конформаций гибких цепных молекул. Она является вынужденной, потому что переход цепных молекул от одной конформации к другой становится возможным лишь под действием внешних напряжений. Без этих напряжений тепловое движение в полимерном стекле не способно заметно изменять конформации цепных молекул, фиксированных межмолекулярным взаимодействием. Поэтому уже развившаяся вынужденная высокоэластическая деформация оказывается после снятия действия внешних сил фиксированной. Лишь при нагревании, когда тепловое движение цепей уменьшает время релаксации, сокращение шейки становится заметным и образец постепенно принимает первоначальную форму. [c.217]

Рассматривая влияние растягивающих напряжений на энергию активации при малых и больших напряжениях в соответствии с уравнениями (7.12) и (7.16), запишем уравнение для времени релаксации а-процесса в стекло-образном состоянии [c.218]

Правильный выбор режима термообработки позволяет заметным образом снизить внутренние напряжения, за исключением тех, что возникли в результате замороженной ориентации макромолекул. Этим путем удается устранить напряжения, появившиеся в исходном органическом стекле при его изготовлении, и часть остаточных напряжений в изделиях из блочного или -суспензионного полимера. Для релаксации внутренних ориентационных напряжений материал потребовалось бы нагреть до пластического состояния, когда макромолекулы могут занять свое оптимальное равновесное положение, и затем постепенно довести его температуру до нормальной. Такой способ термической обработки изделий, к сожалению, практически невыполним. [c.154]

Природа подложки оказывает существенное влияние при формировании покрытий из пленкообразующих других типов на внутренние напряжения и свойства покрытий. Было изучено [120] влияние природы подложки на внутренние напряжения и свойства покрытий. Из данных о кинетике нарастания и релаксации внутренних напряжений при формировании покрытий из бутадиен-стирольных латексов при 20 °С на поверхности стекла, капроновой ткани и хлопчатобумажной подложке (ткани имели одинаковое полотняное переплетение) следует, что в покрытиях, сформированных на тканях, внутренние на пряжения в 1,5—2 раза больше, чем на стекле. Нарастание внутренних напряжений в этом случае обусловлено большей адгезией латексных покрытий к тканям и частичным армированием латексных покрытий из-за проникновения пленкообразующего в ткань на глубину около 50 мкм. При хранении покрытий в условиях их формирования внутренние напряжения в пленках на тканях релаксируют медленней. Уменьшая адгезию покрытий к подложке, можно значительно понизить величину внутренних напряжений. С учетом этого модифицирование тканей осуществлялось различными соединениями, применяющимися в текстильной промышленности (табл. 2.17). [c.95]

Рис. 3.3. Кинетика нарастания и релаксации внутренних напряжений при формировании покрытий на поверхности стекла при 80 °С, модифицированного различными соединениями (см. табл.

Важная особенность прочности реальных твердых тел состоит в том, что она зависит от времени действия нагрузки, в ряде случаев резко падая с убеличением времени. Эта кинетическая особенность не связана с релаксацией напряжений. Независимо от величины периода релаксации, например в упругохрупких стеклах или кристаллах, падение прочности во время пребывания тела под напряжением связано с вероятностью развития опасных дефектов в трещине разрыва. [c.182]

Временную зависимость прочности объясняли по-разному. Мергетройд [126, с. 51], объясняя временную зависимость прочности (так называемую усталость силикатного стекла), приписывал стеклу двухфазную структуру. Развитие разрушения во времени связывалось с постоянным ростом напряжений в упругой фазе до критических значений за счет релаксации напряжения в вязкой фазе. [c.144]

РЕЛАКСАЦИЯ (лат. ге1аха1ш — уменьшение, ослабление) — установление термодинамического, а следовательно, и статистического равновесия в физической или физико-химической системе. В процессе Р. макрохарактеристики св-в системы приближаются к равновесным значениям. Известна Р. механических, электрических, магнитных и др. свотютв в металлах и их сплавах, в неорганических стеклах и др. материалах. В технике наиболее важна релаксация напряжений (или мех. релаксация), т. е. уменьшение напряжений в упругонапряженном твердом материале (металле, сплаве и др.) при его неизменных (в направлении действующих сил) линейных размерах (рис., о). При Р. напряжений суммарная деформация во, состоящая [c.301]

А. Ф. Силаев. ХРУПКОСТЬ -1) Хрупкость материалов — свойство твердых материалов разрушаться под действием возникающих в них механических напряжений без заметной пластической деформации. В отличпе от пластичности, X. м. характеризуют как неспособность материала к релаксации напряжений, к-рые, увеличиваясь по мере роста усилий, достигают предела прочности, вследствие чего в материале появляются трещины, и оп разрушается. Идеальная X. м.— полное отсутствие пластических сдвигов в зоне разрушения — реализуется очень редко. Считают, напр., что подобной хрупкостью обладают алмаз, стекло и кварц при очень низких т-рах. Такие понятия, как хрупкий и пластичный материал, к-рые обычно устанавливают па основании стандартных испытаний образцов па растяжение, [c.706]

G. О. Jones [311], 28, 1944, 432—462. Теорию релаксации напряжений при отжиге стекол (см., в частности, А. II, 247 и ниже) разработал Тул (А. Q. Tool [304], 34, 1945, 190—211) в тесной связи с внутренними молекулярными равновесиями в стеклах. [c.110]

По влиянию на прочность при сдвиге соединений полиэфирной смолы со стеклом различные силаны и другие модификаторы можно разбить на три группы [183]. К слабо влияющим (прочность при сдвиге 25 хМПа) относится фенилтриметоксисилан, средне (прочность около 35 МПа)—поливинилацетат, а к сильно (прочность >50 МПа)—7-метакрилоксипропилтриметоксисилан. Отметим, что, по другим данным, использование в этой системе у-мет-акрилоксипропилтриметоксисилана приводит к недоотверждению [184] и, следовательно, к возрастанию возможности релаксации напряжений и увеличению прочности. [c.45]

Для получения кордшнура (элемент, работающий на растяжение) в основном используются волокна из полиэстера, но для специальных целей также применяют арамид, стекло, вискозу, хлопок и стальную проволоку. Кордшнур в клиновых ремнях необходим для высокой размерной стабильности, низкой релаксации напряжений и высокой усталостной прочности. [c.249]

Высокая адгезия эпоксидно-полисульфидной и эпоксидно-полиэфпр-акрилатной композиций обусловливается как наличием химического взаимодействия между функциональными группами полимеров и полярными гидроксильными группами стекла, так и пластифицирующим действием небольших количеств полисульфида (или полиэфиракрилата для эпоксидно-полиэфиракрилатной композиции), способствующего релаксации напряжений, возникающих при формировании склеек. [c.236]

Закономерности релаксации напряжений в стеклах аналогичны закономерностям их ползучести. Кривые релаксации напряжений часто выражаются в виде зависимости модуля от времени. Модуль Е=а е и если учесть, что в опыте по релаксации напряжений е=сопз1, то закономерность изменения модуля будет такой же, как и напряжения. [c.146]

Наличие таких явлений, как релаксация напряжения и нелинейная ползучесть, предполагает, что поведение материала определяется не только приложенным напряжением в рассматриваемый момент времени, но также всей предыдущей историей нагружения. Согласно принципу, сформулированному Больцманом в 1874 г., если известно поведение при постоянном напряжении, то можно предсказать поведение, когда приложенное напряжение меняется со временем произвольным образом. Этот принцип сводится к утверждению, что общая деформация, возникшая в течение любой сложной истории нагружения, является суммой деформаций, которые возникли бы под действием каждого нагружения в отдельности, при условии, что удаление нагрузки эквивалентно приложению отрицательной нагрузки (Лидер-ман [86]). Для того чтобы этот принцип суперпозиции оправдывался, необходимо только, чтобы деформации (как мгновенная, так и зависящая от времени) были пропорциональны напряжениям. Поэтому из него можно исходить в любых случаях, если только деформации малы. Было показано, что этот принцип хорошо оправдывается в стекле, но ограничение малыми деформациями исключает его количественную приложимость к каучукам. Лидерман [86] проверил его применимость в отношении поливи- [c.196]

Трещины серебра на образцах ориентированного стекла (рис. 5.29) отличаются от трещин на образцах неориентированного весьма малыми размерами, формой (точки вместо продолговатых трещин - обычной формы) и их существенно меньше на единице площади поверхности. В локальной зоне перенапряжений (устье микро-TJ)eщин) ориентированных стекол возможна дополнительная вытяжка, при- водящая к релаксации напряжений и в конечном итоге —к замедлению раз-(вития трещин. Различие в числе и размерах трещин при действии растягивающих напряжений иллюстрируются рис. 5.30 и 5.31. [c.126]

С помощью метода изотермического нагрева (МИН) можно выявить отличия в поведении ориентированных стекол различного химического состава в широком интервале скоростей вытяжки. Кинетика нарастания йапряжений при нагреве стекол определяется особенностями их получения. При некоторых температурах 7 мако соответствующих максимуму или плато на кривых МИН, в материале происходят интенсивные релаксационные процессы, обусловливающие усадочные явления, которые связаны с размораживанием высокоэластических деформаций.. С повышением степени вытяжки максимальные напряжения амакс равные напряжениям вытяжки, возрастают, а значения Тмакс несколько сдвигаются в область меньших температур. При возрастании, температуры рриентационной вытяжки (или при уменьшении ее скорости) материал более стабилен (повышение Гмакс, некоторое снижение Омакс), что обусловлено более полной релаксацией напряжений в. процессе вытяжки. До температур на 40 °С ниже Гс ориентированное органическое стекло является термически устойчивым и может эксплуатироваться длительное время без с гециальных мер по предотвращению усадки. [c.131]

На рис. 6.15 представлены кривые релаксации напряжений в ориентированном стекле 2-55 при различных температурах, показывающие, что отжиг при 110—115 С в течение 4 ч вызывает снижение уровня напряжений в 6—10 раз (конечное значение остаточных напряжений тавляет 1—2 МПа). Данные рис. 6.16 характеризуют кинетику релаксации формовочных напряжений в исследуемых, стеклах, подвергнутых деформации при температурах стабильности линейных размеров и последующему длительному от- [c.157]

Рис. 6.15. Релаксация напряжений при изгибе органическс го стекла 2-55 при температурах 20 (/), 45 (2), 75 Ш, 95 (4), 100 (5), 105 (5), 110 (7) и М5 С (5).

Ниже температуры механического стеклования Та (температуры релаксационного а-процесса) в полимерных стеклах и эластомерах наблюдаются у и р-переходы. Температура хрупкости Тхр связана с проявлением сегментальной подвижности в микрообласти, примыкающей к вершине микротрещииы. Сегментальная подвижность возникает под действием локального напряжения о, т. е. имеет место вынужденная высокоэластичность в области перенапряжения. При низких температурах предел вынужденной высокоэластичности Ов выше а (рис. 7.5), и сегментальная подвижность заморожена. Но при повышении температуры Ов снижается, достигая при некоторой температуре Тхр локального напряжения а. Поэтому при Тхр и выше (вплоть до Гкхр) в области перенапряжения в вершине микротрещины происходит высокоэластическая деформация, снижающая коэффициент канцентрации напряжений и обеспечивающая переход от группового к индивидуальному термофлуктуационному разрыву связей. По сути дела при Гхр в микрообласти перенапряжения наиболее опасной микротрещин-ы наблюдается а-процесс релаксации с Та, смещенной под действием напряжения к Т р. В последующем будем называть такой а-процесс вынужденным, его температура Та— Та при о—>-0. [c.203]

Из формулы (IV. 14) видно, что при возрастании напряжения показатель степени и время релаксации т уменьшаются. Влияние величины деформирующей силы на возможность проявления вынужденноэластической деформации может привести к тому, что при больших величинах действующих напряжений стеклообразный полимер будет разрушаться как хрупкий материал, т. е. уменьшается интервал между температурами хрупкости и стеклования. Этот интервал, называемый интервалом вынужденной эластичности, очень важен, так как в его пределах твердые стеклообразные полимеры (пластмассы) можно применять в качестве конструкционных материалов. Благодаря возможности развития высокоэластических дефорл1аций полимеры в этом интервале обладают большей долговечностью (см. гл. VIII), т. е. способностью противодействовать приложенным нагрузкам в течение длительного времени их действия. Например, полиметилметакрилат (прозрачное органическое стекло) обладает интервалом вынужденной. эластичности от 100 " С (температура стеклования) до 10° С (температура хрупкости), т. е. может широко [c.113]

Стеклянные пластины склеивают при помощи полимерных пленок, располагаемых между ними, или путем заливки между пластинами мономера, содержащего инициатор, с последующей его полимеризацией или поликонденсацией. Производство С. м. с соединительным слоем из полимерной пленки (ноливинилбутиральпой или из кремнийорганич. каучука) состоит из след, операций сборка пакета из пластин и пленок, склеивание, автоклавное прессование и обрамление готового стекла. Т. к. пленка из кремнийорганич. каучука не обладает достаточной адгезией к силикатному и органич. стеклу, на нее перед сборкой пакета наносят кремнийорганич. клей, отверждающийся при прессовании. Склейку осуществляют при комнатной или повышенной тсмп-ре и контактном давлении в вакуумных камерах, в к-рых происходят удаление пузырьков воздуха, оказавшегося между пластинами, и релаксация внутренних напряжений, возникших в пленке при изготовлении. При автоклавном прессовании заготовку С. м. помещают непосредственно Б автоклав или предварительно закладывают в герметичный резиновый мешок. Теми-ра прессования, как правило, на 40—50 °С превышает темп-ру текучести полимера, из к-рого сформована склеиваю- [c.243]

Исчерпывающую теорию соотношений, существующих между неупругой деформируемостью и термическим расширением стекла в интервале отжига, разработал Тул . На свойства стекла влияют не только изменения температуры как таковой, но также изменения температ)фы (молекулярного равновесия в стекле. В за-каленнам стекле равновесная температура понижается со значительной скоростью даже тогда, когда фактическая температура лежит в интервале непосредственно ниже интервала отжига, в котором стекло приобретает пластичные свойства. Следовательно, уравнения для необычных явлений расширения и сокращения в интервале отжига применимы только к таким состояниям, при которых стекло ведет себя как чисто вязкое тело, и они несправедливы для изменений в стекле, находящемся в пластично-вязком состоянии (ом. А. И, 42), при котором неупругая деформируемость возрастает с нагрузкой. Различные тепловые эффекты возникают вследствие того, что равновесие между средним внутренним давлением, обусловленным молекулярными притяжениями, и средним термическим давлением, вызываемым термическими колебаниями, нарушается во время перегревания или переохлаждения. Эти нарушения равновесия вызывают аномальные молекулярные упругие напряжения, которые постепенно затухают со скоростями, определяемыми неупругой деформируемостью, управляющей также скоростями релаксации обычных деформаций в отжигаемом стекле. [c.185]

Релаксация характеризуется периодом релаксации, к0Т0 рый, по Максвеллу, равен промежутку времени, в тече1ние которого начальное напряжение при постоянной деформации уменьшается в е раз, где е — основание натуральных логарифмов (е=>2,71828). Наибольшей величины период релаксации достигает в кристаллических твердых телах. Период релаксации у неструктурировавных ( ньютоновских ) жидкостей чрезвычайно мал любое напряжение, возникшее в какой-либо части объема, вследствие легкоподвижности частиц такой жидкости, быстро рассасывается, распределяясь по всему объему. В результате этого напряжение быстро уменьшается практически до нуля. Поликристаллические металлы, стекло, пластические массы занимают промежуточное положение. [c.42]

При изготовлении листового полимера полимеризация производится в формах, смонтированных из двух листов обычного силикатного стекла, разделенных прокладками. Форма заполняется сиропом и закрывается. Реакция проводится при 60—70°С в воздушном термостате или в водяной бане, с последующим прогревом при 100°С. Полимеризация инициируется перекисью бени-зола или какими-либо другими инициаторами. После охлаждения листы органического стекла — плексигласа — легко отделяются от формы. В заключение производят релаксацию — тёпловую обработку для снятия остаточного напряжения. [c.344]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология