Механизмы деформации и разрушения

Достаточно пластичные металлы разрушаются по механизму вязкого разрушения даже при наличии трещины. О реализации вязкого разрушения можно судить по величине остаточной деформации, фрактографическим особенностям и величине разрушающих напряжений. К примеру, в случае реализации вязкого разрушения в плоских моделях с односторонним надрезом (или трещиной) разрушающие напряжения в нетто-сечении иногда близки уровню временного сопротивления металла. При этом разрушение чаще всего носит сдвиговый характер (под углом около 45° к направлению действия нагрузки). Оценку несущей способности при вязком разрушении производят в основном с использованием двух критериев предельное сопротивление сдвигу Ткр и неустойчивость сопротивления пластическому деформированию (начало образования шейки). [c.128]

Нейтронное облучение и его параметры (спектр нейтронов, интегральная доза и температура облучения) с учетом представлений о механизме деформации и разрушения бериллия могут существенно влиять на механические свойства материала. Роль облучения на развитие разрушения бериллия будет рассмотрена в следующих [c.18]

Механизм течения металла связан с механизмом его разрушения. Возникновение трещин в металлах наиболее просто объяснить тем, что у конца полосы скольжения происходит концентрация напряжений, достаточных для образования трещин. Зависимость Од — f (Оа) (рис. 50) подтверждает, что появление трещин является прямым следствием пластической деформации. [c.106]

В кристаллах усталостные трещины развиваются вдоль плоскостей скольжения, где происходит концентрация напряжений, выделяется энергия и повышается температура. Рост температуры в зоне локального сдвига плоскостей скольжения сопутствует инициации усталостных трещин. ИК-термография дает возможность количественно оценить процессы инициации и последующего развития трещин, определить пороговые напряжения и дать рекомендации по недопущению разрушения объектов контроля. Кроме того, ИК-термография позволяет локализовать зону разрушения и проследить процесс его развития. Этот метод успешно применялся в качестве экспериментального для обнаружения области пластической деформации в головке трещины при монотонном нагружении образца из стали, а также при исследовании механизма усталостного разрушения конструкционных материалов [83]. [c.171]

На основании подобных исследований, выполненных в основном при использовании оптической микроскопии и рентгеновской дифракции в больших углах, часто предполагают возможность осуществления больших деформаций хорошо развитых крупных сферолитов по ступенчатому механизму с разрушением высших структур при сохранении более простых структурных элементов. На наш взгляд нет необходимости противопоставлять этот механизм рекристаллизационному превращению сферолитной структуры в микрофибриллярную. По достижении достаточно больших удлинений (если обрыв образца не наступает раньше) все участки крупных сферолитов перестраиваются в конце концов в микрофибриллы, причем перестройка идет по тому же механизму рекристаллизации. [c.206]

Наглядная интерпретация механизмов деформации и механического разрушения макромолекулярных соединений для частного случая (каучука) предложена Каргиным и сотр. [144]. [c.28]

Единого подхода к объяснению механизма процесса разрушения полимеров при различных скоростях нет. Это вполне понятно, так как в зависимости от структурной организации полимера каждому режиму деформации соответствуют свои структурные превращения. [c.237]

Таким образом, физико-механические свойства всех систем, начиная от высокомолекулярных веществ и их растворов и кончая структурированными дисперсными системами, могут в принципе исследоваться общими методами реологии (реологией называется общее учение о деформации и течении). Такие исследования имеют преимущество перед простыми измерениями аномальной или структурной вязкости неньютоновских жидкостей (рис. 96), потому что структурная вязкость зависит от условий измерения, тогда как реологические константы характеризуют материал независимо от размеров прибора или режима течения. Образование или разрушение различного рода структур или пространственных сеток частиц или молекул с различной прочностью связей и жесткостью структурных элементов играет исключительную роль в дисперсных и полимерных системах и во многих отношениях определяет их техническое использование. Поэтому изучение процессов деформации, их кинетики, частотной зависимости, предельных напряжений и др. имеет большое научное и техническое значение. Установление релаксационного механизма деформации и объективных методов характеристики процессов деформации является существенным успехом коллоидной химии, во многом обусловленном работами советских ученых — Кобеко, Александрова, Каргина, Слонимского, Ребиндера, Соколова, Догадкина и др. [c.251]

На основании своих опытов Уилер [81 ] предложил следующую гипотезу, объясняющую механизм эрозии металлов при кавитации. По его мнению, в таких условиях возникают высокие местные давления, способные вызвать в микрообъемах металла пластическую деформацию и местную концентрацию напряжений. Значительная часть работы деформации переходит в тепло, в результате в микрообъемах металла резко возрастает местная температура. Кроме того, местная температура может сильно возрасти (теоретически до нескольких тысяч градусов) в результате сокращения кавитационного пузырька. В этих условиях при наличии агрессивной среды образуются окислы, которые препятствуют свариванию смещенных объемов металла. Развитие такого процесса приводит к образованию аморфной смеси, состоящей из массы металла и его окислов. Смесь отделяется от поверхности при эрозии, и на этом месте снова образуются такие же продукты износа. Подобное представление о роли коррозии и механизме кавитационного разрушения металлов нуждается в более глубоких и тонких экспериментальных исследованиях. [c.71]

При обсуждении механических свойств карбидов мы рассмотрим отдельно упругую и пластическую деформацию, разрушение, механизмы упрочнения и твердость. Упругие свойства твердых тел определяются прежде всего прочностью атомных связей. Если известен тип атомных связей в данном твердом теле, можно предсказать некоторые его характеристики, например модуль упругости, и, наоборот, информация об упругих свойствах помогает лучше понять природу межатомных взаимодействий в твердом теле. Модуль упругости можно также использовать для расчетов величины теоретической прочности материалов (при условии отсутствия несовершенств и дефектов). Чем больше модуль, тем выше теоретическая прочность. Однако часто фактическая прочность твердого тела ограничена из-за движения дислокаций (пластической деформации) или разрушения. Разрушение обычно вызывается небольшими внутренними или поверхностными трещинами или связано с малой подвижностью дислокаций, недостаточной для того, чтобы затормозить распространение трещин. Таким образом, материал может иметь очень высокий модуль упругости, но сравнительно низкую прочность, поскольку пластическая деформация воз.чикает при напряжениях, в тысячу раз меньших, чем теоретический [c.139]

Исследование пластической деформации (методом рентгеновских лучей) естественно привело А. Ф. Иоффе к изучению проблемы прочности твердых тел и двух механизмов их разрушения — путем пластического течения и хрупкого разрыва. При этом он впервые установил относительный характер различия между пластичностью и прочностью данного материала, например каменной соли, показав, что один и тот же материал является пластичным при высоких температурах и хрупким нри низких. Вместе с тем, развивая идеи английского физика Гриффитса, А. Ф. Иоффе показал, что сравнительно малая прочность, обнаруживаемая твердыми телами в условиях их хрупкого разрушения, обусловлена существованием на их поверхности незначительных дефектов — зародышевых трещинок, на которых сосредоточиваются прилагаемые упругие напряжения. При устранении подобных трещинок с поверхности кристаллов каменной соли путем частичного растворения ее в воде прочность на разрыв этих кристаллов увеличивается в десятки раз, приближаясь к пределу, характеризуемому электрической теорией сил сцепления. Иоффе показал далее, что, находясь под водой, т. е. в условиях, при которых зародышевые трещинки не могут образоваться, стерженьки каменной соли при комнатной температуре приобретают гибкость, которой они были совершенно лишены при обычных [c.16]

Изложенные представления о механизме усталостного разрушения эластичных полимерных тел находятся в хорошем согласии со всеми известными особенностями этого явления. Однако часто приходится встречаться и с представлениями об определяющей роли теплообразования при многократных деформациях. Действительно, теплообразование, вызывая повышение температуры деформируемого тела, должно ускорять вторичные химические реакции (особенно окисление) и этим резко влиять на процесс разрушения материала. Тем не менее такое влияние на утомление возможно лишь в тех случаях, когда химические реакции уже инициированы свободными [c.320]

Механизмы деформации монокристаллов полиоксиметилена , по-ли-4-метилпентена-1 и полибутена в основном связаны с теми же элементарными процессами, что и в полиэтилене и полипропилене — скольжение, осуществляемое путем сдвига, и хрупкое разрушение с образованием фибриллярной структуры внутри трещин. Для поли-оксиметилена наблюдали образование двух типов фибрилл — диаметром около 300 А (при малых деформациях) с характерной продольной периодичностью с величиной периода примерно 65—75 А и более тонкие фибриллярные образования при больших удлинениях. В но-ли-4-метилпентене-1 пластическая деформация лишь частично связана с развитием трещин, другим механизмом является переориентация пластин под действием внешних напряжений. [c.167]

МЕХАНИЗМЫ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ [c.84]

В другой серии исследований механизм деформации стеклообразных полимеров связывается с разрушением исходной надмолекулярной структуры полимерного тела и формированием новой, ориентированной структуры. Перейдем к изложению этой концепции. [c.174]

Механизмы деформации эластомеров, связанные с разрушением и перестройкой исходной надмолекулярной структуры, только теперь начинают интенсивно изучать. [c.217]

Таким образом, механизм деформации найлона 6 подобен в основном механизму для ПОМ и некоторых типов кристаллов ПЭ. Однако специфика деформации полиамидов обусловлена существованием плоскости водородных связей, которые препятствуют скольжению и развитию пластической деформации, если только направление растяжения не вызывает разрушения водородных связей. [c.292]

Описанные опыты наряду с данными рентгеноструктурного анализа указывают на существование различных механизмов деформации. Эти механизмы связаны с различной глубиной перестройки исходной структуры в полимерном теле. В одних случаях перестройка затрагивает только крупные элементы, в других — приводит к разрушению этих элементов до отдельных более мелких структурных единиц вплоть до изменения конформаций макромолекул. [c.300]

Проследим более подробно за структурными превращениями сферолитных образцов полиэтилена. В одних случаях механизм деформации сферолитных пленок полиэтилена представляет собой ступенчатый процесс последовательной перестройки элементов надмолекулярной структуры без их разрушения в других случаях при одноосной ориентации полиэтиленовых пленок происходит переход сферолитной структуры в фибриллярную Высказано предположение, что макромолекулы, имеющие в исходном состоянии складчатую форму, разворачиваются в процессе ориентации. [c.310]

С помощью электронной микроскопии исследованы структурные изменения, возникающие вследствие деформации пленок полиэтилена с исходной ламелярной структурой Попутно заметим, что столь же подробно исследованы превращения, проходящие в пленках полиоксиметилена, полученных различными методами и обладающих разной исходной структурой В зависимости от этой структуры можно проследить весьма своеобразные механизмы деформации, начиная от хрупкого разрушения вдоль границ сферолитов в широком интервале температур и кончая разделением монокристаллических областей и развитием значительных удлинений образцов. [c.311]

Заканчивая описание механизма деформации в полиэтилене, заметим, что при вытяжке предварительно ориентированного полимера возникает так называемое явление поперечной полосатости при котором незадолго до разрушения образца на его поверхности возникают полосы, расположенные под различными углами к оси вытяжки (от 30 до 75°). К этому явлению мы вернемся ниже. [c.311]

Анализ закономерностей релак-сации напряжения в твердых полимерах указывает на известное единство механизма релаксации в кристаллических и стеклообразных полимерах. Напомним, что такое же единство проявляется и при больших деформациях, когда и в кристаллических, и в стеклообразных полимерах можно наблюдать зарождение и развитие шейки при этом ход кривых растяжения аналогичен. Это единство обусловлено механизмом больших деформаций — разрушением и перестройкой исходной структуры кристаллического или аморфного тела. . [c.354]

Как отмечалось ранее, разрушения делят на хрупкие и вязкие. Промежуточным между ними является квазихруп-кое разрушение, как наиболее часто встречаюшееся в реальных условиях эксплуатации конструкций. Заметим, что хрупкие разрушения реализуются не только в (природно) хрупких материалах. При определенных условиях пластичные стали могут разрушаться по механизму хрупкого разрушения в результате действия ряда охрупчивающих факторов, которые можно разделить на три основные группы механические (большая жесткость конструкции и напряженного состояния, локальное стеснение деформаций в дефектах и концентраторах напряжений, механическая неоднородность, скорость нагружения и цикличность) внешняя среда (коррозия, радиация, низкая температура) структурные изменения (деформационное старение, распад метастабильных фаз и др.). [c.77]

Исходя из механизма усталостного разрушения, назначением противопиттинговых добавок является создание прочных слоев, экранирующих поверхности трения от молекулярных взаимодействий сохранение их в условиях интенсивных термических влияний и сдвигающих усилий локализация в этих слоях сдвигающих напряжений, с тем чтобы до поверхности металла они доходили в ослабленном виде, и реализация основных пластических деформаций внутри этих слоев. Наличие промежуточного слоя, заполняющего микронеровности поверхности, перераспределяет контактные давления на большие площади и снижаем теплообразование. [c.303]

Из сказанного следует, что разрушение твердого полимера при температуре выше Т.р, представляет собой сложный процесс, со-СТ0ЯШ.ИЙ из разрушения формы образца при переходе через предел вынужденной эластичности, и из разрушения материала на отрыв с разделением образца на части. Первый этап разрушеиия происходит путем деформаций сдвига без нарушения целостности материала. Молекулярный механизм деформации сдвига состоит в перемещении и ориентации сегментов полимерных молекул под действием внешних сил. Второй этап состоит в прорастании трещин в ориентированном материале. Появление сдвн- [c.71]

Деформирующая сила влияет не только на размеры, но и на структуру тела. Для полимеров характерны большие и обратимые изменения структуры, сопровождающие их деформацию. Эти изменения особенно велики в области высокоэластического состояния при деформациях, близких к раврушающим. При рассмотрении влияния надмолекулярной организации полимеров на их прочность необходимо вспомнить, из каких компонент состоит общая деформация полимерного тела. После снятия деформирующей нагрузки под влиянием теплового движения совершается переход к термодинамически равновесному состоянию, соответствующему нулевому значению деформирующей силы. Наблюдение за ходом процесса дает ценную информацию относительно кинетики и механизма деформации и разрушения полимерных материалов. [c.200]

Более интересен случай, когда Tg лежит намного ниже комнатной температуры. Примером таких полимеров является полиэтилен. Если степень кристалличности полиэтилена невысока (плотность 0,90—0,92 г/ш ), предел текучести и модуль упругости несколько зависят от скорости деформации, однако только при скоростях растяжения порядка 2,5 10 ж/ли наблюдается заметное снижение удлинения при разрыве . Для полиэтилена высокой плотности (около 0,96 г/см ) также наблюдается некоторая зависимость модуля упругости и предела текучести от скорости растяжения (см. табл. 5). При скоростях меньших 5 см1мин полиэтилен высокой плотности склонен к холодному течению. Однако когда скорость повышается до 50 см1мин, никакого холодного течения не наблюдается и образцы разрушаются при деформации порядка 15—30%. Таким образом, при увеличении скорости растяжения от 5 до 50 см1мин происходит переход от механизма пластического разрушения к хрупкому. Аналогичное изменение механизма разрушения в случае кристаллического полипропилена наблюдается в том же диапазоне скоростей (табл. 5). [c.396]

Независимо от деталей молекулярного механизма процесса разрушения, которые могут зависеть от среднего кри-гического растяжения цепей сетки [49] или от критического значения запасенной энергии, тот факт, что у.меньшеине локальных напряжений связано с перестройкой конформаций цеией, означает, что сопротивление разрыву и разрывное удлинение должны быть функциями скорости де(формации и что влияние на ннх температуры и других переменных должно быть связано с влиянием на временные зависимости вязко-упругих свойств. Например, если изменение температуры вызывает изменение всех времен релаксации в ат раз, то тогда, согласно уравнению (19.13), данная запасенная энергия достигается за эквивалентное вре.мя (/от при скорости деформацни гат- Однако соответствующее значенне критическо деформации е не изменяется. Отсюда следует, что данные по разрывному удлинению могут быть приведены к стандартной техшературе, если построить зависимости разрывного удлинения от 0г- [c.495]

В работах Вильямса, Маршалла и др. [169, 173, 174] с помощью методов механики разрушения было показано,, что скорость роста микротрещии в стеклообразных полимерах определяется, в частности, особенностями вязкого течения жидкости через пористую структуру микротрещины к ее вершине. Посколь ку развитие деформации ПЭТФ в жидкой адсорбционно-активной среде обусловлено возникновением и ростом микротрещин, скорость проникновения жидкости к ее вершине может оказать решающее влияние на механическое поведение полимера в целом. Другими словами, механизм деформации, а следовательно, и механические свойства полимера в этих условиях определяются соотношением скоростей деформации и вязкого течения жидкости к вершине растущей микротрещины. Это соотношение [c.119]

Силовой барьер Рт может рассматриваться как электрическое препятствие , которое необходимо преодолеть для удаления молекулы от соседних на расстояние X. Отношение Р х/К было условно названо электрической шероховатостью , обусловливающей гисте-резиснзто составляющую силы трения (это будет обсуждено в гл. 9). Следует отметить, что кривая па рис. 8.12 относится к случаю электростатического притяжения или отталкивания на расстоянии между молекулами не более 20 А. Однако было показано [1], что природа этого механизма эффективно проявляется в зоне контакта скользящих тел путем периодического образования и разрушения связей, хотя наименьшее возможное расстояние между молекулами при трении составляет около 100 А. В этой теории причины и механизм образования и разрушения связей не рассматриваются. Прочность связи 7 определяется как энергия, рассеянная эластомером за цикл образования, деформации, разрушения и релаксации связи, деленная на расстояние между молекулами X [c.192]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология