Прогнозирование в условиях старения

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ В УСЛОВИЯХ СТАРЕНИЯ [c.289]

Впервые экстраполяционные методы использовали для прогнозирования процессов старения пластмасс. Известен, например, метод [23], заключающийся в том, что результаты по старению, полученные при различных температурах, затем пересчитывают для средней температуры. При этом допускают, что все процессы старения имеют одинаковую температурную зависимость, базирующуюся на уравнении Аррениуса. Таким образом, при помощи температурного моделирования получают представления о поведении материала в нормальных температурных условиях (20°С). [c.144]

Второй способ прогнозирования с форсированием влияния одного из внешних факторов становится оправданным и достаточно точным при условии близости механизмов протекания химических реакций, приводящих к изменению качества. Кроме того, должен быть известен и сам механизм процессов старения нефтепродуктов. В этих условиях изменение концентрации вещества, например смол, кислот, пропорционально его начальной концентрации, времени прогноза и коэффициенту, учитывающему химическую природу нефтепродукта и внешние условия, [c.161]

Результаты долговременных испытаний эластомеров в различных условиях обычно моделируют с помощью набора ускоренных тестов и экстраполяции их результатов [38, 39]. Методы испьггания на ускоренное термическое старение как в ненапряженном, так и в напряженном состоянии широко используются в отечественной и мировой практике для сравнительной оценки устойчивости резин к воздействию повышенных температур, а также для прогнозирования изменения физико-механических свойств резин в процессе хранения и эксплуатации изделий. [c.420]

При эксплуатации клеевых соединений обычно происходит ухудшение их свойств в результате старения. Понимание причин, приводящих к снижению несущей способности или других важнейших свойств клеевых соединений, является залогом верного выбора клея для тех или иных условий. Правильные представления о механизме старения позволяют разработать научно обоснованные пути прогнозирования свойств клеевых соединений, что имеет первостепенное значение для практики. [c.33]

Существует ряд ГОСТов на прогнозирование изменения свойств некоторых групп материалов в узком диапазоне условий. По своей сути они мало отличаются от рассмотренных выше общих стандартов, в них вводится определенный вид функции старения для конкретного случая. [c.768]

Прогнозирование свойств клеевых соединений обычно базируется на результатах испытания соединений в более жестких, чем реальные эксплуатационные, условиях и сравнении данных ускоренного и естественного старения. Используется также метод экстраполяции результатов, полученных при относительно непро- [c.250]

Изменение свойств полимерных материалов со временем в условиях их хранения и эксплуатации приводит к постепенному снижению надежности изделий из этих материалов и в конечном счете к выходу их из строя. Поэтому в число задач, решаемых наукой о старении и стабилизации полимеров, наряду с продлением срока надежной эксплуатации материалов входит задача прогнозирования этого срока в условиях, когда прямые измерения по тем или иным причинам оказываются невозможными. Значительная часть полимерных материалов эксплуатируется в течение многих лет и десятилетий, и обычно в распоряжении исследователя, разрабатывающего новые материалы, нет времени, необходимого для изучения процессов старения этого материала непосредственно в условиях эксплуатации. Кроме того, условия, в которых эксплуатируется полимерный материал, часто изменяются неконтролируемым путем. Две главные задачи прогнозирования определение времени надежной эксплуатации полимерного материала по данным ускоренных испытаний и определение ресурса работоспособности материала в ходе его эксплуатации. [c.205]

Изделия из полимерного материала должны быть рассчитаны как на обычные эксплуатационные нагрузки, так и на повышенные пиковые нагрузки, которые могут быть в процессе эксплуатации. Выберем некоторую, важную для практики характеристику полимерного материала и проследим за ее изменением в ходе эксплуатации (рис. 7.1). Через некоторое время Тн после начала эксплуатации эта характеристика достигает таких значений, при которых материал еще может выдерживать обычные нагрузки, но выходит из строя при пиковых изделие из данного материала еще выполняет свои функции, но в любой момент под влиянием случайных факторов может выйти из строя, т. е. период надежной эксплуатации заканчивается. При дальнейшем старении интересующая нас характеристика полимерного материала достигает в конце концов такого значения, при котором изделие выходит из строя при обычной, расчетной эксплуатационной нагрузке. Соответствующий момент времени обозначим Тр. Задача прогнозирования состоит в определении периода надежной эксплуатации, данного материала в конкретных условиях или оценки времени, оставшейся до окончания этого периода в процессе эксплуатации. [c.206]

Вопросы прогнозирования стабильности полимеров в условиях, когда старение вызвано действием света, механических нагрузок и других факторов (кроме окисления кислородом воздуха), выходят за рамки настоящей книги. Этим вопросам посвящены, в частности, монография [394] и ряд обзоров [387 395— 397]. [c.218]

Один из интересных в практическом отношении видов старения полимеров— деструкция под влиянием химически активных сред. В силу особенностей условий диффузии и протекания реакций в полимерной матрице при исследовании хемостойкости полимеров одним из узловых вопросов является выяснение состояния агрессивной среды в твердом полимере. Знание степени диссоциации и гидратации электролита в полимере необходимо для строгих кинетических расчетов реакций, происходяш их в полимере, а также для прогнозирования защитных свойств полимерных покрытий. [c.97]

При создании новых клеев с заранее заданными свойствами особую важность приобретают вопросы прогнозирования свойств клеевых соединений в конкретных условиях эксплуатации, определения продолжительности их эксплуатации, допустимого снижения прочностных и других показателей [5]. Для этого требуется тщательное изучение воздействия различных факторов — погодных и биологических, высоких и низких температур, воды и др., влияния каждого из компонентов сложных по составу клеящих систем на поведение клеевых соединений при воздействии этих факторов, установление закономерностей старения клеевых соединений в различных условиях. [c.6]

При реальном прогнозировании широко используются как эмпирические методы экстраполяции результатов лабораторных испытаний материала на условия его эксплуатации, так и имеющиеся данные о механизме старения полимерного материала. [c.81]

В последнее время предложен новый метод прогнозирования, совмещающий в себе достоинства ускоренных и натурных испытаний быстроту определения и точный учет всех особенностей условий хранения и эксплуатации [214]. Этот метод прогнозирования авторы назвали комбинированным, так как он сочетает эксплуатационные испытания материала с ускоренными изделие на основе полимера эксплуатируется (хранится) в течение времени tl, составляющего небольшую, но представительную часть от полного срока службы Ть В этом цикле комбинированный метод автоматически учитывает все особенности эксплуатационного старения полимерного материала, что делает прогноз более точным и надежным. [c.83]

Знание феноменологических закономерностей явления и понимание природы элементарных актов, лежащих в его основе, позволит научно обоснованно подойти к решению практических проблем прогнозирования долговечности тел под нагрузкой при реальных условиях эксплуатации (в присутствии агрессивных сред и при облучениях) и борьбы с явлением старения путем подбора стойких по отношению к старению материалов, а также разработки методов стабилизации нестойких материалов. [c.408]

Определенная общность эмпирических закономерностей для долговечности тел под нагрузкой при одновременном действии на них различных факторов, вызывающих старение (радиации, агрессивных сред), позволяет использовать эти закономерности для целей прогнозирования долговечности материалов в реальных условиях их эксплуатации, т. е. при действии на напряженное тело излучений и агрессивных сред. [c.431]

Исследования поведения новых материалов при эксплуатации в различных условиях — специфическая задача материаловедения. Анализ полученных данных позволяет уточнить области применения, сроки использования, эффективность, необходимость стабилизации и модификации и т. п. Обычно в исследовательских работах по созданию новых полимерных материалов используют ускоренные методы старения и стендовые испытания для прогнозирования долгосрочного поведения нового материала. Но это не исключает и так называемых натурных испытаний. [c.50]

Вопросам старения полимерных материалов посвящено большое число работ. В результате проведенных исследований достигнуты значительные успехи в изучении механизма процессов старения многих полимеров, накоплена информация о влиянии на них совокупности различных внешних факторов, характерных для реальных условий эксплуатации и хранения полимеров и материалов на их основе. Несомненные успехи наметились в прогнозировании изменения свойств при длительном хранении или эксплуатации. [c.7]

Однако основным назначением испытаний на старение при повышенных температурах следует считать получение данных, необходимых для прогнозирования сроков хранения пластмассы как таковой или в форме конкретной детали, или детали, входящей в состав како-го-либо изделия. Поскольку такое назначение тепловых испытаний является наиболее важным, отсюда понятен высокий уровень требований, предъявляемых к условиям испытаний, качеству образцов и корректности всех последующих измерений и расчетов. [c.31]

Описаны результаты прогнозирования сроков сохранения свойств фенопластов при различных температурах [289], в основе которых лежат представления о температурной активации термоокислительного распада смолы. Проведенные расчеты на базовое время 25-10 ч при условии достижения заданного уровня изменения контролируемого показателя (ударной вязкости) при различных температурах показали, что зависимость контролируемого показателя от продолжительности испытания описывается ломаной линией при относительно низких температурах старения (433—473 К). Повышение температуры старения сопровождается выравниванием этой зависимости. Все это указывает на то, что изменение контролируемого показателя является следствием нескольких процессов, различающихся по влиянию на контролируемый показатель. [c.187]

Накопленный к настоящему времени опыт исследования старения позволяет (для некоторых материалов) дать обоснованный прогноз, подтвержденный наблюдениями за изменением работоспособности материала в реальных условиях. Тем не менее, нельзя считать, что вопрос прогнозирования поведения полимерных материалов решен. Это объясняется, прежде всего тем, что механизм старения полимеров изучен недостаточно, не [c.199]

При проведении искусственных испытаний с целью прогнозирования изменения свойств полимерных материалов следует в первую очередь выбрать и обосновать имитируемые внешние факторы старения и их максимальные значения. Выбор внешних факторов при искусственных испытаниях не представляет осо бой сложности. При определении допустимого ужесточения выбранного внешнего фактора по сравнению с его действием в условиях хранения или эксплуатации необходимо руководствоваться следующими соображениями при максимальном значении внешнего фактора старения в искусственных условиях физико-химические процессы старения должны быть идентичными процессам, протекающим в реальных условиях хранения или эксплуатации [1,2]. Выполнение этого условия часто сопряжено с значительными трудностями, обусловленными отсутствием данных [c.201]

Однако, несмотря на это, изучение старения и изыскание сравнительно простых и надежных способов прогнозирования изменения свойств полимерных материалов постепенно расширяются. Такое положение, очевидно, объясняется тем, что без данных о характере и скорости изменения механических, электрических, теплофизических свойств полимеров в условиях эксплуатации изделий невозможно обеспечить рациональный выбор материалов и повысить за счет этого надежность изделий [4]. [c.214]

Накопленная к настоящему времени информация о старении многих полимерных материалов позволяет достаточно обоснованно подходить к выбору материала с учетом условий эксплуатации или хранения. Однако при этом необходимо иметь в виду, что стойкость к старению конкретного изделия может отличаться от стойкости к старению материала, испытанного в форме стандартного образца. Поэтому целесообразна предварительная проверка сохранения изделием работоспособности в условиях максимально приближенных к условиям эксплуатации или хранения. Поскольку по различным причинам это не всегда может быть осуществлено, особую важность приобретают методы искусственных испытаний и последующее прогнозирование. Прогнозирование, выполненное по результатам искусственных испытаний, позволяет выявлять достоинства и недостатки материалов, имеющих в исходном состоянии близкие свойства. [c.218]

Для решения задачи прогнозирования отказов необходимо процесс изменения г представить в виде определенной математической модели. Наиболее полным является представление этого процесса в виде случайной функции 125, 62]. Случайное изменение прогнозирующего параметра во времени и от прибора к прибору порождается случайными начальными условиями (качеством изготовления деталей и самой системы), условиями эксплуатации и процессами старения. [c.95]

Прогнозирование преследует две основные цели. Первая сводится к определению срока службы материала в заданных условиях. При этом следует стремиться выявить механизм, ответственный за изменение тех или иных практически важных свойств материала, т. е. изучать физико-химические процессы старения, действие напряжений во времени и т. д. Вторая задача сводится к определению гарантийного срока службы материала в данном изделии. Ее следует решать после первой с учетом дисперсии свойств, условий эксплуатации и др. [c.233]

Эмпирические методы прогнозирования основаны на гипотезе, что все закономерности процесса старения материала в условиях эксплуатации определены путем обработки результатов предварительных испытаний. Однако это не всегда так. Предварительные испытания обычно проводятся в существенно более жестких условиях, чем условия эксплуатации. Обычно необходимо за возможно более короткий срок получить возможно большую информацию о материале, поэтому ведется наблюдение за изменением свойств материала при более высоких температурах, при больших напряжениях и т. д. [c.332]

Анализ причин и источников ошибок прогноза показывает, что большинство их связано с изменением механизма или режима процесса старения при переходе от условий испытания к условиям эксплуатации материала в изделии. Предвидеть эти изменения и учесть их удается далеко не всегда, и в этом состоит слабость и эмпирических, и обычных полуэмпирических методов прогнозирования. [c.337]

Обобщенное уравнение принципа аддитивности в прогнозировании ( 111.19) пригодно для любых видов старения полимерных материалов необходимо лишь, чтобы выполнялся сам принцип аддитивности. Для долговечности полимеров в условиях механиче- [c.339]

Недостатки такого метода проверки очевидны. Во-первых, необходимо слишком много времени для того, чтобы убедиться в правильности расчета. Ведь при прогнозировании обычно речь идет о длительных сроках эксплуатации, исчисляемых годами и десятилетиями. Во-вторых, расхождение результатов испытаний с расчетным сроком службы может быть связано не только с не-учетом некоторых факторов эксплуатации, но и с изменением механизма старения материала в условиях эксплуатации. [c.341]

Прогнозирование изменения свойств полимерных материалов в условиях светового воздействия является более слон<ной задачей. Тем не менее в этом направлении также достигнуты определенные успехи. Долежел [14], изучая в естественных климатических условиях старение полистирола и разветвленного и линейного полиэтилена, установил, что изменение прочности в зависимости от времени старения описывается следующим простым уравнением [c.209]

Разработан вероятностный метод прогнозирования срока службы битумных и битумоминеральных покрлий, учитывапций разнообразие и интенсивность эксплуатационных нагрузок,конструкцию покрытия, трещиностойкость и старение покрытий вследствие фазовых и химических превращений в условиях эксплуатации. Разработаны обобщенные зависимости долговечности битумных и битумоминеральных покрытий от происхожцения,структурного типа, марки битумов и условий эксплуатации. [c.5]

Как правило, процессы, определяющие атмосферное и коррозионное воздействие на материалы, инициируются в условиях механических воздействий [41—45]. Явления, происходящие при этом в полимерных материалах, вызывают их старение — потерю комплекса полезных свойств. Процессы старения и коррозионного разрушения в композиционных материалах протекают избирательно, одновременно по нескольким механизмам. Например, при тепловом старении полимеров в большинстве случаев уменьшается механическая прочность, в металлах она увеличивается и наоборот, в коррозионной среде металл может интенсивно раЗ рушаться, а полимер — не изменять своих свойств. Поэтому пока не удается аналитически описать весь комплекс свойств, характеризующих атмосферо- и коррозионную сторгкость полимерных композитов, н для их прогнозирования применяются экспериментальные данные и эмпирические оценки. Более подробно вопросы долговечности металлополимерных материалов и конструкций в атмосферных и коррозионных условиях рассмотрены в гл. 8. [c.118]

На клееную конструкцию в большинстве случаев действуют три основных фактора — внешняя нагрузка, температура и влага (или другие среды). Циклическое действие температуры и влаги приводит к появлению в соединении циклических остаточных напряжений и к более быстрому развитию процессов усталости, чем при действии статических сил. Таким образом, и прогнозирование, при котором не учитывается внешняя нагрузка, основано на испытаниях, приводящих к развитию усталости. Таковы методы [1] испытания стойкости древесины к ускоренному старению (ГОСТ 17580—72, метод ASTM D1101-59). При этих испытаниях с целью более быстрого снижения прочности или других показателей соединения подвергают действию более значительных по величине или скорости изменения перепадов температуры и влажности, чем это бывает в реальных условиях. При этом трудно переносить результаты испытаний на реальные условия эксплуатации без прямого сопоставления ускоренного и естественного старения. [c.258]

Выявление свойств полимерных материалов, определяющих кинетику изменения практически важных его характеристик в процессе эксплуатации, является одной из основных задач фундаментальных исследований в области окисления полимеров [134] от решения этой задачи зависит успех прогнозирования сроков службы резиновых технических изделий. Характерной особенностью процесса окислительного старения некоторых каучуков является сопряженность процессов деструкции и структурирования макромолекул, вытекающая из клеточного механизма окисления [127] окисление сопровождается не деструкцией макромолекул, а перегруппировкой химических связей, что особенно характерно для малых степеней превращения эластомеров. Практическая значимость этих представлений за-зслючается в том, что физико-механические показатели, такие как твердость, равновесный модуль, прочность, относительное удлинение, характеризующие устойчивость к окислению высокомолекулярных соединений различных классов, при окислительном старении резин изменяются незначительно. В то же время, релаксация напряжения и накопление остаточных деформаций, обусловленные именно кинетикой перестройки химических связей, чрезвычайно чувствительны к условиям проведения окислительного процесса. [c.62]

Практическая значимость исследований релаксационных процессов в резинах обусловлена необходимостью надежной герметизации различных соединений резиновыми прокладками, в условиях статического сжатия за счет сохранения контактного давления. Ниже подробно рассмотрены методы исследования процессов окислительного старения каучуков и резин и методьЕ прогнозирования изменения свойств резиновых технических изделий. [c.63]

В последнее время сделано уже немало удачных попыток установления корреляции между естественным и искусственным старением пленок и покрытий и прогнозирования их эксплуатационной пригодности показано большое значение меления, напряженности, адгезии, а также других свойств покрытий для оценки их долговечности (С. В. Якубович, М. И. Карякина). Однако общих положений, с помощью которых можно было бы дать уверенный ответ на вопрос, какова долговечность покрытия или пленки в естественных условиях, еще нет. Искусственное старение позволяет только оценить, какой из образцов лучше сопротивляется старению в определенно заданных климатических или промышленнЁ1Х условиях. [c.385]

В книге собраны и систематизированы результаты работ советских и зарубежных исследователей в области старения полимерных материалов. Рассмотрено влияние условий хранения или эксплуатации на изменение свойств полимеров различных классов. Расс.мотрены основные факторы, вызывающие старение, дана их классификация. Описаны аппараты, применяемые при исследовании старения полимерных материалов в искусственных условиях. Показана возможность прогнозирования изменения свойств полимеров, а также принципы выбора материала с учетом данных по старению. [c.2]

С1 венного и естественного старения. Мезначйтел4>нь е изменения в химическом составе и строении, а также в физической структуре исследуемого материала при сохранении идентичности прочих условий, приводит к иному коэффициенту ускорения . Значения коэффициентов ускорения , определенные по результатам изменения различных параметров, для одного и того же материала могут различаться. Поэтому при прогнозировании срока хранения или эксплуатации данного полимерного материала более достоверные результаты достигаются при условии, что используемые для расчета данные получены при искусственных испытаниях по вполне обоснованным режимам. [c.10]

Высказанное соображение относительно ограниченной применимости сведений о термоокислении поликарбоната для прогнозирования изменения свойств его в условиях хранения или эксплуатации справедливо и для полиэтилентерефталата [19, 254]. К подобным выводам приводит анализ результатов, полученных при исследовании теплового старения пленок из полиэтилентерефталата [249]. При изучении теплового старения пленок из полиэтилентерефталата различных марок (терфан, лу-миррор и мелинекс) в среде аргона, кислорода и воздуха при температуре около 423 К установлено, что снижение разрушающего напряжения при растяжении после теплового старения в течение 2000 ч обуславливается изменением надмолекулярной структуры полимера. При тепловом старении в этих условиях происходит укрупнение кристаллических образований и увеличение их количества. На скорость структурных превращений и связанного с ним изменения механических свойств оказывает влияние толщина образца. Отсутствие различий в характере изменения свойств при старении в инертной среде и в кислороде свидетельствует о том, что не толь- [c.170]

В то же время природа и количество введенного наполнителя существенно влияют на стабильность свойств термореактивных материалов. Хорошо известно, что в случае применения волокнистых наполнителей существенную роль играет колебание температур, относительная влажность воздуха. Заметное влияние этих факторов на механические свойства стеклопластиков обуславливается, по-видимому, различием в термических коэффициентах линейного расширения стекловолокна и связующего, а также отрицательным влиянием влаги, проникающей на границу раздела волокно — смола. Эти эффекты необходимо учитывать как при интерпретации результатов искусственных испытаний, так и при выборе режима таких испытаний. Большая по сравнению с термопластами стойкость этих материалов позволяет использовать их в значительно более жестких условиях эксплуатации. Однако такой вывод может быть сделан только на основании эмпирических данных. Прогнозирование изменения свойств реактоиластов сложнее, чем термопластов вследствие недостаточно изученного механизма старения материалов такого типа. [c.188]

Исследование старения пленок поликарбоната показало [7], что в интервале температур от 373 до 413 К происходит монотонное снижение относительного удлинения при разрыве (рис. 4.1). Обработка результ-атов с применением принципа температурно-временной суперпозиции, позволяет получить обобщенную зависимость, описывающую изменение контролируемого параметра в зависимости от температурных условий испытания или хранения (рис. 4.2). Данные, иллюстрирующие использование этого принципа при прогнозировании изменения [c.207]

Попытки более полно учесть связь между отдельными внешними факторами, действующими на материал, и происходящее при этом изменение эксплуатационных свойств приводят к сложным мало пригодным для практического использования уравнениям. Ркследование старения электрической полимерной изоляции при совместном действии тепла и УФ-излучения показало, что для прогнозирования изменения свойств полимерных материалов в этих условиях также может быть пригодно уравнение Аррениуса в видоизмененной форме [18]. При воздействии только температуры зависимость константы скорости химической реакции от температуры может быть описана уравнением в его известной форме [c.211]

Оценка технического состояния участков МГ, эксплуатирующихся в пределах установленного срока службы, производится в соответствии с действующими нормативными документами [2-4 и др.], при этом используются характеристики механических свойств стали, определенные техническими условиями на поставку труб. При прогнозировании технического состояния и возможности дальнейшей эксплуатации МГ, превышающих эти сроки, важно знать фактические характеристики материала на данный (прогнозируемый) момент времени, так как считается (ЦНИИЧермет, ВНИИСПТнефть, Нижегородский ГУ), что переменный характер нагружения газопроводов и агрессивное воздействие окружающей среды в течение длительных сроков эксплуатации могут вызвать деградацию механических свойств трубных сталей, приводящую к снижению несущей способности трубы. Существует и полярная точка зрения, отрицающая эффект старения (ИЭС им. Е.О. Патона). В связи с этим ООО ВНИИГАЗ при проведении работ по продлению сроков службы МГ ООО Оевергазпром , ООО Таттрансгаз и ООО Тюментрансгаз выполнил эксперимен-тальнью работы по оценке усталостной и статической прочности катушек труб, эксплуатировавшихся в составе МГ, для которых определялись сроки безопасной эксплуатации. [c.273]