Шероховатая зона разрыва

При температурах, превышающих Гот, когда предел вынужденной эластичности обращается в нуль, полимер испытывает эластический разрыв, который наиболее характерен для каучукоподобных тел (эластомеров), эксплуатируемых при температурах выше 5ст Первая, медленная стадия процесса начинается с образования центра разрыва, откуда медленно растет надрыв, подобно трещине при хрупком разрушении (рис 114)). По мере возрастания надрыва повышается напряжение и материал упрочняется вследствие усиливающейся ориентации макромолекул. По достижении некоторого критического напряжения наступает вторая, быстрая стадия, для которой характерна большая скорость распространения фронта разрыва вплоть до окончательного разрушения образца На поверхности разрыва обнаруживается шероховатая зона, связанная с медленной стадией, и зеркальная — с быстрой. [c.421]

Изучение рельефа поверхностей разрыва твердых тел, в том числе твердых полимеров (кристаллических и аморфных), а также наблюдение роста трещин в нагруженном материале методами микроскопии и другими приводит к выводу, что во всех твердых телах трещины растут при напряжениях растяжения, значительно меньших обычно наблюдаемого предела прочности. Мюллер , по-видимому, первый обнаружил, что у стекол наблюдаются две стадии разрыва. Первая стадия связана с медленным ростом первичной трещины, приводящей к образованию зеркальной поверхности разрыва вторая—с прорастанием первичной и вторичных трещин со скоростью, близкой к скорости звука, с образованием шероховатой зоны. На первой стадии скорость роста трещины зависит от напряжения (рис. 8), температуры и среды, в которой находится образец. При температуре жидкого воздуха зеркальная часть на поверхности разрыва практически отсутствует, разрыв сразу принимает катастрофический характер, а временная зависимость прочности практически не наблюдается. [c.27]

Существенное различие поверхностей разрыва неорганического стекла и полиметилметакрилата указывает на значительное развитие в органическом стекле релаксационных процессов, препятствующих проявлению хрупкого разрыва в чистом виде. Однако и для полиметилметакрилата при достаточно быстром возрастании напряжения можно наблюдать хрупкий разрыв. В этом случае на поверхности разрыва имеется небольшая круглой формы зеркальная зона, большая переходная зона и отчетливо выраженная шероховатая зона. Шероховатая зона имеет вид концентрических колец, в центре которых находится зеркальная зона. [c.84]

Естественно, что характерные механические свойства полимеров в высокоэластическом состоянии проявляются и в процессе разрыва. Так же как и разрушение полимеров в стеклообразном состоянии, эластический разрыв слагается из двух стадий — медленной и быстрой, но начальная, медленная стадия в отличие от хрупкого разрыва сопровождается образованием шероховатой, а быстрая — зеркальной зоны на поверхности разрыва. Соотношение поверхностей зеркальной и шероховатой зон зависит от длительности процесса разрушения. Уменьшение статической и динамической нагрузок или скорости растяжения сопровождается увеличением длительности процесса разрыва соответственно увеличивается часть поверхности разрыва, занимаемая шероховатой зоной (рис. П.33). При медленном разрыве почти всю поверхность занимает шероховатая зона, а зеркальная зона практически исчезает. При быстром разрушении всю поверх- [c.101]

Механизм разрушения, обозначенный в табл. 11.2 как вязко-упругий, характеризуется протеканием процессов деформационного микрорасслоения материала на тяжи, подобно микрорасслоению полимера в трещинах серебра , но этот процесс выражен более отчетливо. По мере углубления зоны разрушения один за другим образуются и рвутся тяжи. Разрыв отдельных тяжей происходит в различных местах по их длине, поэтому после сокращения концов тяжей на поверхностях разрушения возникают бугорки и впадины, образующие в совокупности шероховатую поверхность. Образование тяжей связано с преодолением в основном межмолекулярных связей, а механизм медленного разрыва эластомеров в целом состоит из элементарных актов, включающих как преодоление межмолекулярного взаимодействия при образовании тяжей, так и последующий разрыв химических связей при обрыве тяжей. Основной вклад в долговечность эластомеров дает медленная стадия разрушения, где скорость процесса разрушения лимитируется не разрывом химических связей, а вязкой деформацией в микрообъемах, приводящей к микрорасслоению материала. [c.336]

Механизм разрушения характеризуется протеканием процессов деформационного микрорасслоения материала на тяжи подобно микрорасслоению полимера в трещинах серебра , но этот процесс выражен более ярко и сопровождается ориентацией материала. В вершинах надрыва отчетливо видна волокнистая структура, состоящая из тяжей. По мере углубления зоны разрушения один за другим образуются и рвутся тяжи. Разрыв отдельных тяжей происходит в различных местах по их длине, поэтому в зоне разрушения возникают бугорки и впадины, образующие в совокупности шероховатую поверхность. [c.81]

В случае межфазных границ, характеризующихся возможностью изменения своей формы, образуется почти плоскопараллельная зона соприкосновения [10], а для капель в несколько микрометров их деформацией в первом приближении можно пренебречь. Процесс утончения пленки протекает до тех пор, пока толщина пленки не достигнет некоторого критического значения, после чего становится возможным разрыв пленки вследствие флуктуации ее толщины из-за шероховатости поверхности, различных механических или гидравлических воздействий, температурных эффектов. [c.152]

Трещины в прозрачных полимерных материалах, по-видимому, отличаются от трещин в, силикатных стеклах или металлах. Действительно, в образцах полиметилметакрилата трещины легко вырастают до размеров, соизмеримых с сечением образца (рис. 61, а), но даже при огромных размерах трещин разрыв часто происходит не по трещине, а вблизи от нее. В этих случаях зеркальная зона имеет меньшие размеры, чем шероховатая. Это говорит о том, что иногда более опасными оказываются не крупные, а мелкие трещины. [c.85]

КогДа скорость релаксации велика по сравнению со скоростью приложения нагрузки, преобладает шероховатая зона, происхождение которой объясняется следующим образом. У вершины надрыва образуются в результате выпрямления и ориентации макромолекул волокна, или тяжи. Так как разрыв отдельных волокон происходит на различных высотах, на поверхности разрыва образца после его сокращения возникают бугорки и впадины, дающие в совокупности шероховатую поверхность. При температурах ниже Гст тоже возможен волокнистый разрыв, но при этом наблюдается быстрое разрушение Рис. 114. Растущий надрыв при рас- материала без образования шеро-тяжении бутадиенстнрольного каучука, ховатой ЗОНЫ (хрупковолокнис- [c.422]

Микроскопическое изучение поверхностей хрупкого разрыва некоторых пластмасс > 12-16 показало, что разрыв этого типа происходит при относительно больших нагрузках и низких температурах (ниже Tjjp.). Он протекает в несколько стадий. Первая стадия характеризуется медленным ростом первичной трещины и образованием зеркальной зоны поверхности разрыва. В дальнейшем впереди первичной трещины возникают и растут по разным направлениям и на разных близких уровнях вторичные трещины, образуя при встрече фронтов с первичной и другими вторичными трещинами линии скола , геометрическая форма которых позволяет судить о кинетике роста трещин. В результате на поверхности шероховатой зоны разрыва образуются более или менее правильно очерченные гиперболы , обращенные вершинами к цен- [c.93]

Итак, быстрый разрыв происходит без образования надрывов, в результате прорастания треш,ин разрушения, медленный—путем образования и прорастания надрывов . В первом случае поверхность разрыва гладкая, во втором—шероховатая. На первой стадии разрушения растут дефекты в виде надрывов, дающие шероховатую зону поверхности разрушения, на второй— дефекты в виде трещин, дающие гладкую зону. В соответствии с этим разрушение резин происходит вследствие роста дефектов двух видов надрывов и трещин . Механизм разрушения ири прорастании трещин в резине аналогичен таковому ири разрушении хрупких тел (непосредственный разрыв связей), чем и оправдывается термин трещина для высокоэластичного материала. Образование сильноориентированных тяжей на первой стадии разрушения связано с преодолением межмолекулярных связей. Поэтому молекулярный механизм медленного разрыва высокоэластичных полимеров состоит из элементарных актов, включающих преодоление межмолекулярного взаимодействия при образовании тяжей и разрыв химических связей. [c.111]

У резины из СКС-30 с повышением температуры площадь шероховатой зоны уменьшается, но средняя скорость V ее образования возрастает. Этот странный факт объясняется тем, что хотя с повышением температуры и увеличивается скорость образования и роста надрывов, но в силу особенностей этого полимера увеличение скорости роста трещин опережает увеличение скорости роста надрывов. В результате вторая стадия разрыва при высоких температурах начинается раньше, чем при низких, и зеркальная зона поверхности разрыва увеличивается, вытесняя щероховатую. Следовательно, при одном и том же напряжении при низкой температуре наблюдается медленный, а при высокой—быстрый высокоэластический)) разрыв. [c.116]

Это видно из того, что ири быстром разрыве у образца каучука СКС-30 образуется сильное сужение (рис. 73,а), где и происходит разделение образца иа две части поверхность разрыва в сужении состоит только из зеркальной зоны. При переходе к медленному разрыву под действием малых нагрузок наблюдается смешанный тип разрушения—обнаруживается лишь тенденция к сужению, а поверхность разрыва сотоит из нескольких зеркальных и шероховатых зон (рис. 73,6). При очень медленном разрыве сужение отсутствует совсем и поверхность разрыва состоит почти целиком из шероховатой зоны. Если, с другой стороны, неограниченно увеличивать скорость растяжения, то материал при очень больщих скоростях будет вести себя, как твердое тело, и пластический разрыв перейдет в хрупкий. [c.122]

При обычных испытаниях на разрывной машине у резин наблюдается быстрый высокоэластическнй разрыв, без образования шероховатой зоны на поверхности разрыва, т, е. практически без медленной стадии. [c.224]

Структурный механизм разрушения полимерных стекол при действии статических и динамических нагрузок описан в [3, 4, 25— 27]. При определенных условиях (достаточно высокие температуры и малые напряжения) твердые полимеры в процессе разрушения обнаруживают холодное течение с последующим хрупким разрывом. При воздействии относительно больших для данной температуры напряжений наблюдается классический хрупкий разрыв с медленной термической и быстрой атермической стадиями. Он сводится к преимущественному росту одной или нескольких раз-рушающих трещин. При этом образуются зеркальная (первая стадия) и шероховатая (вторая стадия) зоны на поверхности разрыва образца. С повышением температуры размер зеркальной зоны увеличивается, а шероховатой — уменьшается. При низких температурах и достаточно больших напряжениях шероховатая зона имеет гиперболические линии скола. По фрактограммам поверхности скола можно судить о кинетике роста разрушающих трещин. [c.118]

Рассмотрим кратко особенности высокоэластического разрушения полимерных тел. Естественно, что оно связано с достаточно большими эластическими предразрывными деформациями элементов структуры. Наиболее ярко этот тип разрушения проявляется у эластомеров. Этот вид разрушения изучен достаточно хорошо (см., например, [6, с. 88]). При статическом нагружении эластомеров разрушение происходит во времени и характеризуется двумя стадиями медленной и быстрой. Поверхность разрыва, полученная на медленной стадии, в отличие от хрупкого разрыва имеет шероховатый вид при быстрой стадии образуется зеркальная поверхность. Чем меньше статическое напряжение и медленнее разрыв, тем больше шероховатая зона. Наоборот, при больших напряжениях и быстром разрушении вся поверхность разрыва может быть зеркальной. Быстрый разрыв эквивалентен низкотемпературному, медленный — высокотемпературному разрыву. В случае разрыва при многократном деформировании обычно наблюдается шероховатая зона разрыва. При замедленном процессе разрушения разрыв начинается с образования очагов разрушения, из которых растут надрывы, подобные трещинам в хрупком материале, и очаги разрушения появляются в наиболее ослабленных местах как внутри, так и по поверхности образца. Наиболее опасный очаг приводит к разрушению образца. У пространственно сшитых эластомеров (резин) надрыв, как правило, имеет форму окружности. У низкомодульных (с низкой степенью сшивания) резин отчетливо видны эластически растянутые тяжи в месте надрыва. Образование тяжей связывают с наличием пачечной надмолекулярной структуры и преодолением межмолекулярного взаимодействия и ориентацией растягиваемых [c.119]

Установлено, что быстрый разрыв происходит без образования надрывов в результате прорастания трещин разрушения, а медленный — путем образования и прорастания надрывов. В первом случае поверхность разрыва гладкая, во втором — шероховатая. На первой стадии разрушения растут дефекты в виде надрывов, дающих шероховатую зону поверхности разрушения, на второй — дефекты в виде трещин, дающие гладкую зону. Значительно позже к тем же результатам пришел Кнаусс. Он приводит интересную диаграмму (рис. 7.15), демонстрирующую переход от одного механизма разрыва к другому. При уменьшении скорости растяжения трещина трансформируется в надрыв. В соответствии с этими данными разрушение эластомеров происходит вследствие роста дефектов двух видов надрывов и трещин, вероятность образования которых различна и зависит от условия опыта. Механизм разрушения при прорастании трещин в эластомере аналогичен таковому при разрушении хрупких тел (непосредственный разрыв связей), чем и оправдывается термин трещина для высокоэластичного материала. [c.223]

Разрушение в высокоэластическодг состоянии. При Г>Гс высокоэластич. деформации приводят к расслоению полимера на тяжи, подобно микрорасслоению в трещинах серебра (область V на рис. 2). Очагами разрушения являются надрывы, возникающие иод действием напряжения в наиболее слабых местах, аналогично микротрещинам в хрупких телах. Длительный процесс разрушения характеризуется двумя стадиями — мсдленно11 и быстрой. Медленная стадия заключается в постепенном образовании и разрыве тяжей по мере углубления зоны разрушения ири этом напряжение в оставшемся сечении образца возрастает до критич. значения, при к-ром начинается вторая стадия — быстрый рост трещины без образования тяжей. Поскольку разрыв отдельных тяжей на первой стадии происходит в различных участках по их длине, после сокращения концов тяжей на поверхности разрушения образуются бугорки и виадины, создающие шероховатость второй стадии соответствует относительно более гладкая поверхность разрушения. Чем меньше напряжение, том длительнее первая стадия разрушения и тем отчетливее шероховатая зона на поверхности разрыва. [c.115]

Механизм разрушения, обозначенный в табл. 7.1 как вязколокальный, характеризуется протеканием процесса деформационного макрорасслоения материала на тяжи, подобного микрорасслоению полимера в трещинах серебра , причем этот процесс отчетливо выражен (рис. 7.14). По мере углубления зоны разрушения образуются и один за другим рвутся тяжи. Разрыв отдельных тяжей происходит в случайных местах, поэтому после сокращения концов тяжей на поверхностях разрушения возникают бугорки и впадины, образующие в совокупности шероховатую поверхность. Образование тяжей связано с преодолением [c.222]

При более высоких темп-рах и практически всех конечных длительностях нагружения хрупкое разрушение происходит в две стадии (область II на рис. 2). На первой, медленной стадии осуществляется термофлук-туационный механизм роста микротрещины разрыв связей наступает, когда энергия тепловых флуктуаций в нек-ром микрообъеме со превышает определенное значение U, к-рое можно рассматривать как энергию активации разрушения. При нек-ром малом (безопасном) напряжении Сд вероятности разрыва и восстановления связей одинаковы, и трещина практически не растет. При сг>(То микротрещина начинает расти со стартовой скоростью vs=khs, где ts — время, характеризующее элементарный акт термофлуктуационного разрыва связи. Я, — путь, на к-рый продвигается участок микротрещины при каждом разрыве (расстояние между соседними рвущимися цепями). Напряжение в областях, непосредственно примыкающих к вершине трещины, значительно превышает среднее по образцу и составляет ро, где Р — т. наз. коэфф. перенапряжения. В момент времени, когда перенапряжение достигает критич. значения ро , наступает вторая стадия разрушения дальнейший рост трещины происходит по атер-мич. механизму с критич. скоростью v , близкой к скорости распространения поперечных упругих волн в твердом теле (порядка 1000 м сек), вплоть до полного разрушения образца. Существование двух стадий хрупкого разрушения подтверждается наличием двух зон на поверхности разрыва — зеркальной, соответствующей медленной стадии, и шероховатой. [c.114]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология