Трещины Микротрещины разрастание

Еще в 1921 г. А. Гриффит выдвинул гипотезу, что пониженная прочность кристаллов объясняется наличием микротрещин на их поверхности и что разрыв образца происходит в результате дальнейшего разрастания этих трещин. Подобная точка зрения хорошо согласуется с тем, что при действии растягивающего усилия образец не распадается на составные молекулы и атомы, а разрушается в определенном месте по-видимому, там, где находится трещина и материал ослаблен [c.417]

Основная идея, использованная Гриффитом, заключается в том, что под действием приложенного растягивающего напряжения на краях микротрещин возникает локальное перенапряжение а, которое во много раз превосходит среднее напряжение 0, приходящееся на все сечение образца. Если перенапряжение у вершины наиболее опасной трещины достигает значения теоретической прочности а, , то по Гриффиту происходит катастрофическое (со скоростью, близкой к скорости звука) разрастание трещины, и образец разделяется на части. Приложенное в этот момент к образцу среднее напряжение называют критическим напряжением, или максимальной технической прочностью образца 0к. При перенапряжениях, меньших теоретической прочности, когда а<о к, по представлениям Гриффита, трещина не растет и материал не разрушается. Другие исследователи внесли в теорию Гриффита различные математические уточнения. [c.87]

Температура хрупкости смесей с бутадиен-мети лети рольным каучуком меняется по сравнению с исходным битумом незначительно при содержании каучука 10—20% до — 25—30°С. При этом разрушение в основном наступает сразу (либо температуры появления микротрещин и разрушения близки). Это частично связано, по-видимому, с малой сопротивляемостью самого каучука разрастанию трещин [11]. По аналогии с разрушением смесей полимеров [12] можно полагать, что существенную роль здесь играет степень распределения каучука. Со всеми испытан- [c.132]

Во втором случае первичная трещина сливается с другой, менее опасной, и процесс разрастания трещин на некоторое время приостанавливается. Однако в дальнейшем разрастание трещин продолжается, многократно приостанавливаясь и начинаясь вновь до тех пор, пока образец совершенно не разрушится. Таким образом, второй механизм обусловливает необратимое изменение структуры трещин, предшествующее непосредственному разрушению образца. При объяснении разрастания микротрещин с помощью этого механизма учитывается тепловое движение, которое играет, по мнению ряда исследователей, существенную роль в первой фазе разрушения. [c.82]

Разрастание макротрещины сопровождается возникновением микротрещин впереди нее за счет увеличения напряжения в неразрушенной области, В определенный момент эти трещины сливаются и образец разрушается. Фрактографические исследования поверхности разрушения образцов показывают, что первой — медленной стадии разрушения (роста макротрещины) соответствует зеркальная поверхность, а второй стадии — шероховатая. Линия встречи макро- и микротрещин имеет вид гиперболы (рис. 134)- Как видно из рисунка, зеркальная область мала и испещрена радиальными линиями, а переходная область очень велика. Если же сопоставить поверхность разрыва полиметилметакрилата (рис. 134) с поверхностью разрыва силикатного стекла (рис. 135), то можно видеть, [c.226]

Роль механических напряжений в озонном старении очень большая. Они увеличивают вероятность деструкции молекулярных цепей, устраняют диффузионные препятствия при прохождении озона в глубь резины путем раскрытия микротрещин и, наконец, в результате концентрации напряжений в вершинах трещин способствуют ускоренному их разрастанию. Процесс сильно ускоряется под действием тепла и радиации. Для озонного старения применимо уравнение долговечности [c.189]

Охлаждение инструмента и изделия. Жидкостное охлаждение при обработке пластмасс может применяться только в тех случаях, когда оно не вызывает нежелательного изменения физико-механич. свойств материала. Напр., попадание воды на изделия из полиме-тилметакрилата приводит к образованию сетки мелких наружных трещин. Воздействие воды на гидрофильные связующие или наполнители вызывает интенсивное проникновение влаги внутрь материала, приводящее к его разбуханию, возникновению остаточных напряжений, снижению механич. и диэлектрич. свойств. Попадание воды в уже имеющиеся в материале микротрещины приводит к их дальнейшему разрастанию. [c.111]

Напряжение, возникающее в резине при малых деформациях, способствуя деструкции макромолекулы и препятствуя рекомбинации макрорадикалов, ускоряет образование и разрастание микротрещин, первоначально направленных вдоль оси растяжения. Разрыв слабых перемычек между этими микротрещинами приводит к возникновению видимых глазом поперечных трещин. При больших деформациях (сотни процентов) трещины в процессе их роста остаются продольными, т. к. вследствие эффекта ориентации (см. Ориентированное состояние) перемычки между трещинами приобретают большую прочность. [c.203]

Под действием приложенного напряжения о на краях микротрещин возникают перенапряжения о, которые могут во много раз превосходить среднее напряжение а в еще не разрушенном сечении образца, где находится микротрещина. Если величина перенапряжения у вершины наиболее опасной микротрещины равна теоретической прочности а , то, по Гриффиту, происходит катастрофическое (со скоростью, близкой к скорости звука) разрастание трещины и образец разделяется на части. [c.93]

Под действием растягивающего напряжения в стеклообразном полимере в направлении, перпендикулярном действию нагрузки, возникают небольшие полости, которые образуют зарождающуюся трещину. Однако эти полости не сливаются в единую трещину, как это происходит в металлах, а стабилизируются фибриллами ориентированного полимерного материала, которые перекрывают зазор и предотвращают его разрастание в ширину. Следовательно, образующаяся область течения состоит из взаимопроникающей сетки пустот и фибрилл. Она получила название микротрещины, или крейза. [c.86]

Таким образом, в структуре материала появляются перенапряженные валентные связи, подверженные разрушению. После первичного разрыва происходит дальнейшая последовательная деструкция близлежащих сегментов. Затем раскрывается микротрещина, по периметру которой расположены наиболее нагруженные сегменты, воспринимающие теперь уже избыточную нагрузку. Через некоторое время разрываются и эти сегменты, образуется новый периметр так постепенно происходит разрастание трещины. [c.129]

Наблюдаемые явления можно объяснить, если принять во внимание электронную эмиссию. Поляков и Кротова в 1963 г. изучали эмиссию электронов при растяжении гуттаперчи. Эмиссия электронов начиналась только тогда, когда наблюдалась деформация сдвига. При высокоэластической деформации она не происходила. Можно полагать, что в этом случае не наблюдаются существенные механохимические изменения, которые и приводят к эмиссии электронов, механолюминесценции и возникновению электрических зарядов. При деформации полимеров в стеклообразном состоянии или сдвиге происходит образование и рост микротрещин, причем при разрыве поверхностей заряд достигает 0,3-10-6 Кл/см [30]. При разрастании трещин потенциалы увеличиваются пропорционально расстоянию между стенками микротрещин и происходят разряды, вследствие чего можно наблюдать люминесценцию. Если рост микротрещин происходит на поверхности образцов, часть заряда при этом уходит в окружающую среду в результате газовых разрядов. При разрядах в микротрещинах, расположенных внутри образцов, в их объеме, заряжения образцов не наблюдается, так как носители зарядов остаются в объеме полимера. [c.15]

Согласно аналогичным представлениям, развитым П. А. Ребиндером и его школой [152—154], облегчение разрушения твердого тела внешними усилиями под действием поверхностно-активных веществ (в частности, влаги для стеклянных поверхностей) объясняется их проникновением в те микротрещины, которые всегда имеются в поверхностном слое твердого тела и которые разрастаются под влиянием механических усилий, действующих на тело и стремящихся нарушить его целостность. Разрастание микротрещин может происходить за счет двоякого рода эффектов. Во-пер-вых, молекулы воды образуют адсорбционные слои, покрывающие стенки трещины. Молекулы этих слоев в ряде случаев не закреплены неподвижно в определенных местах поверхности, а стремятся двигаться во все стороны вдоль поверхности и, в частности, вдоль стенок трещины вглубь до ее конца, способствуя углублению микротрещины. Во-вторых, тонкая пленка влаги, расположенная внутри трещины, вызывает расклинивающее действие. Величину расклинивающего давления, согласно Б. В. Дерягину [155], можно оценить из уравнения [c.32]

Определение температуры хрупкости по Фраасу битум каучуковых смесей не всегда соответствует ГОСТу 11507-65, по которому она фиксируется с момента появления трещин. Это также связано с изменением характера разрушения при введении каучука. Для битума характерно хрупкое разрушение когда напряжения развивающиеся в местах дефектов структуры, достигают прочности битума, происходит быстрый рост трещин, так что разрушение образца отмечается при температуре испытани практически одновременно с появлением трещин. Характерны рисунок такого разрушения — гиперболическая кривая (рис. 1а). В случае битум-каучуковой смеси разрушению предшествует значительная обратимая деформация, характерная для каучуков-[11]. Поэтому картина разрушения иная (рис. 16) сначала на поверхности образца появляются мельчайшие трещинки, как волоски (закрытого типа), которые при снятии нагрузки затягиваются и поверхность образца снова становится гладкой. Развитие (разрастание) трещин при многократно повторяющихся нагруже-ни ях-разгружениях сдерживается благодаря способности каучука к релаксации возникающих напряжений, и поэтому собственно разрушение (как разрыв сплошности) наступает при гораздо более низких температурах. Этот температурный интервал между возникновением микротрещины и разрушением может быть очень большим (5—40°С). Наличие такого интервала и его величина определяются как содержанием каучука в смеси, так и типом каучука. Такой механизм разрушения имеет некоторую аналогию, с разрушением образцов пластмасс (например полистирола) при введении в них каучука для придания ударной прочности разрушение всего образца предотвращается благодаря образованию большого количества малых трещин, которые являются ограниченными [2]. Таким образом, при испытании по Фраасу битум-каучуковых смесей в общем случае наблюдаются две характерные температуры—появления трещин и собственно разрушения. Следует отметить также, что может иметь место значительны разброс экспериментальных данных вследствие проявления статистической природы прочности [11]. [c.126]

Наблюдаемые явления можно объяснить, если учесть явление электронной эмиссии. В работе [50] изучали эмиссию электронов при растяжении гуттаперчи. Эмиссия электронов начиналась только тогда, когда наблюдались явления сдвига. Во время высокоэластической деформации эмиссия не происходила. Можно полагать, что при высокоэластической деформации не происходят существенные механохимические явления, которые могут приводить к эмиссии электронов, механолюминесценции и возникновению электрических зарядов. При деформации полимеров в стеклообразном состоянии или сдвиге происходит образование и рост микротрещин, причем при разрыве поверхностей величина зарядов достигает 0,3-10- Кл/см2 [51] прд разрастании трещин потенциа- [c.22]

Согласно теории, развиваемой В. Е. Гулем [39, с. 99], предполагается, что разрастание микротрещин и разрушение происходит в результате элементарных разрывов сначала некоторого числа межмолекулярных связей, а затем и химических, что приводит к перенапряжению сохранившихся связей при определенном отношении скорости деформирования к скорости роста трещин происходит быстрый их разрыв. [c.430]

Полиэтилен, как и другие пластмассы, может растрескиваться под влиянием среды (воздух, растворители, масла) и приложенного напряжения. Исследования [147] показали, что при постоянном напряжении время до начала образования трещин и последующего разрушения зависит от величины напряжения. Если оно не вызывает развития деформации более 3,5% при 20° С (критического растяжения), то растрескивания не наблюдается. При более высокой деформации происходит растрескивание полиэтилена, сопровождающееся образованием, развитием и соединением друг с другом отдельных микротрещин. Механизм возникновения трещин неясен, но растрескивание обусловлено теми дефектами, которые создаются при переработке материала в изделия. По-видимому, образование трещин проходит через два этапа. Первый этап — переход материала в состояние, при котором медленно, в зависимости от температуры, напря-н ения, плотности полиэтилена и формы образца, образуются трещины второй — быстрое разрастание трещин, вызываемое действием среды. [c.44]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология