Начало роста трещины серебра

Область II усталостного разрушения характеризуется тем, что период образования зародышей трещин серебра предшествует их росту и появлению медленно, а затем катастрофически быстро растущей трещины. Данный тип усталостного разрушения наблюдается при значениях напряжения, чуть меньших напряжения о,-, при котором непосредственно начинается рост трещины серебра. Зависимость Мр от а значительно более слабая. Это приводит к тому, что при меньших значениях напряжения происходит задержка начала роста трещины серебра, а также понижается скорость медленного роста простой трещины. По-видимому, наклон кривой ( 1,4 МПа на 1 цикл Кр) будет характерен для многих полимеров [142, 153]. [c.294]

Микроструктура трещин серебра в тонких пленках, полученная при исследовании на прохождение в электронном микроскопе. В тонких пленках ПС деформация начала роста трещины серебра е равна 1% [c.365]

Начало роста трещины серебра [c.367]

Несмотря на то что было выполнено значительное количество исследований по различным аспектам образования трещин серебра, не существует общего мнения относительно механизма начала их роста. До сих пор не существует приемлемой теоретической модели, с помощью которой можно было бы предсказать, образуются ли в данном полимере при данных условиях трещины серебра или нет. А если это произойдет, то каково влияние температуры и скорости деформирования на образование и распространение трещины серебра. Конечно, это связано с тем, что начало роста трещины серебра зависит одновременно от трех групп переменных, характеризующих соответственно макроскопическое состояние деформаций и напряжений, природу дефектов, создающих неоднородность в материале, и молекулярные свойства полимера при данных температурных условиях и химической среде. Существует пять различных по смыслу моделей процесса возникновения трещины серебра, в которых используются различные определяющие параметры. Эти модели основаны соответственно на разности напряжений, критической деформации, механике разрушения, ориентации молекул и их подвижности. Результаты основных исследований и критерии начала роста трещин серебра, предложенные на основе указанных выше моделей, перечислены в табл. 9.4. [c.367]

Критерии начала роста трещины серебра [c.368]

Анализ напряжений начала роста трещины серебра в растянутых образцах, содержащих круглые отверстия, в тонкостенных двуосных трубках и в стержнях при комбинированных испытаниях на растяжение с кручением [c.368]

Исследование статистической природы возникновения трещины серебра под напряжением гистограмма времени до начала роста трещины серебра свидетельствует о приблизительно экспоненциальной зависимости [c.371]

Исследование связи между напряжением вынужденной эластичности Ор и напряжением начала роста трещины серебра о, [c.371]

Начиная с первых исследований [78], признавалось влияние структуры образца и морфологии на начало роста трещины серебра. Структура поверхности образца особенно важна по следующим причинам [c.373]

Обычно молекулярные критерии учитывают молекулярную массу, запутанность цепей и локальную подвижность цепных сегментов при заданной температуре и окружающей химической среде [11, 15, 50, 79, 146, 165—167, 173]. О влиянии химической среды будет сказано в разд. 9.2.4. Рассматриваемые в данном разделе исследования были выполнены большей частью в стандартных атмосферных условиях. Раш и Бек [95] объясняют начало роста трещины серебра ослаблением материала вследствие локальных деформаций. Они предполагают существование критической деформации образования такой трещины, которая зависит от величины постоянного свободного объема, первоначально распределенного в массе материала. Вследствие вынужденной деформации растяжения образуется дополнительный свободный объем в полимере, благодаря чему [c.374]

Рис. 9.14. Модель начала роста трещины серебра и ее распространения

Понятна важность первой задачи в связи с реш-ением второй. Для описанного примера разрушения труб из ПВХ известно, что при умеренных временах воздействия нагрузки срок службы трубы ограничен ее ползучестью. Поэтому желательно понизить скорость ползучести путем увеличения твердости материала. Однако в таком случае будут созданы условия для распространения трещин и, возможно, для начала роста трещин серебра и таким образом будут снижены, допу- [c.10]

Исследование напряжения начала роста трещины серебра аь положения данных трещин в объеме образца и изменение двойного лучепреломления Я по толщине образца х 0(=46 МПа при с /с х = 0, а< = 38 МПа при йЯ1йх=2 Ю-з [c.370]

Если применить любой из упомянутых выще критериев к началу роста трещины серебра в пластине с острым надрезом под действием растяжения, то в обоих случаях следует ожидать мгновенного образования такой трещины, поскольку как oi— T2I, так и е имеет особенность на бесконечно острой вершине трещины (см. (9.1) — (9.3)). Подобные оценки противоречили бы экспериментальным результатам. Маршалл и др. [102], а также Нарисава и др. [127] установили, что это связано с начальным коэффициентом интенсивности напряжений Ко, который управляет процессом начала роста трещины серебра на вершине надреза. В случае ПММА и ПК, погруженных в метанол или керосин, существуют критические значения Кт, ниже которых не происходит возникновения трещины серебра и ее роста. Этот факт можно понять с учетом дискретных размеров сегментов цепи и пустот, которые будут формироваться в процессе образования трещины, е учетом того, что плотность накопленной энергии упругой деформации ограничена (рис. 9.3), а также с учетом того, что пластические деформации исключают особенности напряжения. Маршалл и др. [102] на основании своих данных приходят к выводу, что образование трещины серебра происходит в случае, когда в материале у вершины надреза достигаются условия критической деформации или происходит раскрытие трещины. [c.373]

Исследования влияния ориентации цепи на начало роста трещины серебра показывают, что поперечная ориентация цепей по отношению к направлению действия главного напряжения ускоряет начало роста такой трещины [89, 153]. Поскольку меньшее число цепных сегментов ориентировано в направлении главного напряжения, критические локальные деформации достигаются при меньших напряжениях (гл. 3, разд. 3.4.5). В то же время напряжение начала роста трещины серебра возрастает с увеличением степени соосности цепей в направлении действия напряжения (увеличение степени ориентации, малый угол 9 между направлениями вытяжки и главным напряжением). При достаточной соосности цепей напряжения начала роста трещины серебра будут выше напряжения вынужденной эластичности прп сдвиге, так что трещины серебра не образуются. В образцах ПС при 20°С вынужденная эластичность при растяжении происходит при значении удлинения 1 = 2,6 или более, а также если 0(>i) меньше 20—30° [153]. Особого упоминания заслуживает результат Холла и Хорса [153], заключающийся в том, что ориентация молекул оказывает лишь слабое влияние на ориентацию плоскости с трещиной серебра. [c.374]

При попытке согласовать различные частично неудовлетворительные критерии начала роста трещины серебра с экспериментальными данными Аргон [165—167] и Кауш [11] предложили модели процесса возникновения трещины серебра, которые учитывают молекулярную структуру, жесткость цепей, конформационные изменения и межмолекулярное взаимодействие. Критерий перехода от области А к области В, предложенный Аргоном, основан на разрыве вогнутых границ раздела воздух— полимер (табл. 9.4). Кауш описал механизм образования зародыша трещины серебра, включающий три стадии [c.377]

В предыдущем разделе (рис. 9.13) уже упоминалось, что, согласно наблюдениям Феллерса и Ки [146], напряжение разрыва ПС лишь плавно возрастает с увеличением Мп>2Ме. Их результат достаточно хорошо соответствует данным Дёлля и Вейдмана [15, 50]. Эти авторы определили форму трещины серебра, выделенное количество тепла Q и сопротивление материала росту трещины / для ряда образцов ПММА с точно определенными молекулярными массами М , в интервале значений 1,1 105—8-10 г/моль. Измеряя раскрытие треш,ины 2и, ширину трещины серебра 2v и длину последней Гр при скорости распространения 10 м/с они отмечали, что эти параметры, характеризующие форму трещины серебра, увеличивались с ростом Му, до значений Му, 2-10 . При более высоких значениях М , наблюдались едва заметные изменения 2v и Гр и очень слабый рост ширины трещины серебра [15]. Это означает, что вначале (Мгй<1,6-10 ) ширина трещины растет с увеличением длины цепи, причем оказалось, что ширина трещины серебра в 5,2 раза больше длины вытянутой цепи. Однако из этого не следует, что именно каждая молекулярная нить состоит из нескольких сильно вытянутых цепей. Можно предположить, что до начала роста трещины серебра молекулы произвольным образом запутаны в клубки. Например, для материала с Мг =1, -10 г/моль расстояние между концами цепей равно 21 нм. В процессе раскрытия трещины серебра это расстояние будет в среднем возрастать на величину деформации фибриллы, т. е. до 30 нм. В фибрилле диаметром 20 нм и длиной 1200 нм содержится 2360 таких вытянутых молекулярных клубков. Если молекулярная масса сравнима с Ме, то вследствие перепутывания и взаимопроникания этих молекулярных клубков едва ли возможно образование фибрилл [11, 146, 187]. При больших значениях молекулярных масс (до М = 2-10 г/моль) размер молекулярных клубков [c.383]

Физико-химические воздействия жидких сред могут повлиять на начало роста, распространение или разрыв трещины серебра в термопластичном полимере. По-видимому, жидкость должна диффундировать в полимер, чтобы повлиять на начало роста трещины серебра. Нарисава [119] определил критические напряжения ст, образования таких трещин в тонких пленках ПС и ПК, находящихся в контакте с различными спиртами и углеводородами. Он наблюдал, что трещины серебра появляются без существенной задержки по времени и что о,- уменьшается с уменьшением длины цепи растворителя (от 45 до 20 МПа для ПС, от 70 до 50 МПа для ПК). На основании этих результатов он пришел к выводу, что слабое набухание микроскопического слоя поверхности материала является необходимым и достаточным условием, чтобы вызвать образование трещин серебра. Тот же автор получил критерий для ст в виде выражения (8.29) со значениями активационных объемов 1,0—1,3 нм , энергий активации 109—130 кДж/моль и констант скорости (1 —10)-10- С для ПС и (2—50) lO- с- для ПК- [c.386]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология