Магистральные трещины и кинетика их роста

Рис. 265. Модель для описания кинетики роста магистральной трещины по [890].

В отдельных местах полимера в результате слияния микротрещин появляются макротрещины, которые растут ускоренно. Закономерности роста таких магистральных, макроскопических трещин наиболее обстоятельно изучены на полимерах. Исследования кинетики сквозных магистральных трещин проводились на тонких пленках из полимеров (производные целлюлозы), где время роста магистральной трещины составляло большую часть долговечности полимера. Развитие магистральной трещины является ускоренным [c.325]

Магистральные трещины и кинетика их роста [c.330]

Наиболее удобно вести изучение кинетики роста магистральной трещины на тонких, пленочных образцах, когда трещина растет от одного из краев образца и ее фронт приблизительно перпендикулярен к направлению роста. [c.331]

Пример микрокиноустановки, предназначенной для изучения кинетики роста магистральной трещины, показан на рис. 184 [c.331]

Для разных тел в зависимости от их упруго-пластических свойств ширина такой зоны, очевидно, будет различной, и получение сведений о ее размерах на основе изучения кинетики роста магистральных трещин представляется достаточно интересным. [c.337]

Оо, То и у имеют обычные значения. Таким образом, связь между кинетикой роста магистральной трещины и долговечностью образца оказывается вполне очевидной. [c.337]

Б феноменологических исследованиях переход от изучения долговечности тела к изучению кинетики роста магистральных трещин открывает новые интересные возможности анализа хода разрушения. [c.351]

Но особенно много нового вносит изучение роста магистральных трещин в рассмотрение характеристики условий нагружения (вернее перегрузок) межатомных связей — коэффициента у. При изучении долговечности многих образцов, разорванных при разных т, о и Г, получаем некую постоянную усредненную характеристику Y- Но ведь совершенно очевидно, что на протяжении долговечности каждого образца состояние перегрузок на его связях менялось (об этом уже говорилось в гл. III). Изучение кинетики роста магистральных трещин и позволяет экспериментально проследить именно за этими изменениями в перенапряжениях. [c.352]

В настоящее время открываются возможности дифференциального изучения действия этих факторов (см. ниже). А пока отметим, что на основе изучения кинетики роста магистральной трещины можно связать мгновенные значения концентрации напряжений а, следовательно, и коэффициента у (О с интегральными значениями в уравнении долговечности. [c.353]

Выражение (40) показывает сложный интегральный характер коэффициента у в уравнении долговечности и позволяет в то же время находить этот коэффициент по данным изучения кинетики роста магистральных трещин, что может оказаться весьма важным при рассмотрении, например, усложненных случаев разрушения (см. гл. VI). [c.354]

Изучению кинетики роста магистральных трещин в металлах и кристаллах посвящено также много работ, в большинстве которых, однако, исследуется стадия быстрого роста трещин (см. [c.362]

Трещины в стеклах. Детальное изучение кинетики роста магистральных трещин в силикатных стеклах проведено в работах [167, 168]. В образцах тепловым ударом зарождалась трещина. Затем образец нагружался растягивающимся напряжением, и трещина начинала расти. Изучение зависимости скорости роста трещины от напряжения выявило экспоненциальный характер этой зависимости (рис. 207,о). Особенно же важным оказалось то, что увеличение температуры опыта законо- [c.362]

Справедливость этих предположений подтверждена рядом опытов, в том числе упоминавшимися выше опытами по предварительному подтягиванию образцов статической нагрузкой перед циклическими испытаниями. Данные о температурной и частотной зависимости расхождений между тц и Тст, частично упоминавшиеся выше, также косвенно свидетельствуют о разЛичии релаксационных процессов рассасывания локальных перенапряжений при разных режимах нагружения. Об этом свидетельствуют и другие опыты подобного рода опыты в два приема , опыты с изменением времени отдыха в промежутках между нагружениями [713, 714, 724] и другие феноменологические исследования долговечности твердых тел при повторных нагружениях, описанные в обзоре [736] и в серии последующих работ этого направления [748—752]. Здесь мы не будем их подробно анализировать и укажем лишь, что наряду с этими исследованиями определенную ясность в указанную проблему вносят эксперименты, в которых изучается особенность развития магистральных трещин при циклическом нагружении по сравнению со статическим [558, 624—631]. Именно эти эксперименты позволяют судить об изменениях в локализации процесса разрушения при изменении режима нагружения и о роли релаксационных процессов в изменениях кинетики роста трещин при переходе от статического нагружения к циклическому. Анализ соответствующих экспериментальных данных позволяет выделить долю изменений в долговечности при циклическом нагружении по сравнению со статическим за счет изменения коэффициента перенапряжения в вершине трещины, т. е. отделить ее от доли, определяемой эффектами разогрева. Большая чувствительность скорости роста трещин к структурным изменениям и релаксационным процессам, развивающимся в их вершине, демонстрируется рис. 199, на котором показано, как сильно изменяется скорость роста трещины при разгрузках и повторных нагрузках образца [628]. [c.406]

Применение прямых методов для изучения особенностей усталостного разрушения. Наряду с опытами феноменологического характера и изучением кинетики роста магистральных трещин в последнее время был выполнен ряд экспериментов по изучению разрушения при циклическом нагружении с помощью методов, способных непосредственно следить за разрушением межатомных связей, структурными и релаксационными изменениями в теле. Опыты эти, как и при статическом нагружении, выполнены главным образом на полимерах. Здесь мы приведем лишь основные выводы из этих опытов, не останавливаясь подробно на описании всех полученных результатов. [c.407]

Для более полной характеристики влияния УФ-облучения на кинетику разрушения полимеров, помимо изучения действия УФ-радиации на долговечность, в [627] исследовано также и действие УФ-облучения на кинетику роста магистральных трещин в полимерах. Для этого в [627] проведено сопоставление закономерностей роста магистральных трещин в образцах полимерных пленок из поликапроамида и диацетилцеллюлозы под нагрузкой в условиях УФ-облучения и без облучения. Рост трещин регистрировался (как и в опытах без облучения (см. 5 гл. V)) с помощью киносъемки. Опыты показали, что скорость роста [c.412]

Кинетика разрушения. Физ. теории рассматривают деформирование и разрушение твердых тел как процессы, при к-рых в исходной структуре развиваются изменения под действием приложенной к телу нагрузки, а также происходят физ.-хим. превращения в поле мех. напряжений, вплоть до катастрофич. разрушения тела, в т.ч. возникновение, перемещение и взаимод. точечных, линейных и объемных дефектов. Эти процессы сильно зависят от т-ры. Описание кинетики процесса требует прямой регистрации возникновения и скорости роста множества трещин или скорости прорастания отдельной магистральной трещины через сечение образца, а на атомномол. уровне-регистрации скорости накопления элементарных актов разрушения, т.е. необратимых разрывов межатомных связей. [c.130]

Аномально большие расхождения между теоретическими и экспериментальными характеристиками прочности были отнесены за счет игнорирования двух важных факторов. Первым из них является вклад флуктуаций тепловой энергии в элементарный акт разрыва связей. Вторым — существенное расхождение между значением напряжения, действующего в вершине магистрального дефекта, и номинального значения, которым характеризуется прочность образца. Учет второго фактора основан на изучении природы дефектов, рост которых приводит к разделению образца на части на изучении кинетики роста этих дефектов, а также на определении степени напряженности связей в вершине растущего дефекта. Эти вопросы будут рассмотрены ниже. Что касается первого фактора — вклада флуктуаций тепловой энергии в элементарный акт разрыва связей, то, по-видимому, указание на этот счет впервые было сделано Цвики [67, с. 131], который относил большое расхождение теоретического и экспериментального значений разрушающего напряжения кристаллов поваренной соли за счет того, что в этом расчете не учитывали тепловое движение, приближающее элементы структуры к тому состоянию, в котором они находятся после разрыва. Несколько позже Понселе 91, с. 1 ] выдвинул гипотезу термофлуктуационного распада связей в вершине растущей трещины в твердом теле. Этой точки зрения придерживается ряд исследователей, считающих, что именно термоактивационный механизм разрыва напряженных связей является главной причиной зависимости характеристик прочности от времени действия внешней силы, от скорости нагружения и от температуры [92, с. 127 93, с. 275 94, с. 200 10, с. 1677 95, с. 416 12, с. 53 96, 97, с. 447 98, с. 928 и др.]. [c.222]

Регель и Лексовский с сотр. выявили ряд важных особенностей процесса разрушения при циклических нагрузках. Показано, что поверхности разрыва при циклических нагрузках качественно не отличаются от поверхностей разрыва при статическом режиме, В обоих случаях имеются зеркальная и шероховатая зоны, но размер последней при циклическом нагружении меньше, чем при статическом, [7.50]. Этими авторами на пленках вискозы, диацетил- и триацетилцеллюлозы, нитроцеллюлозы, полиметилметакрилата, полистирола, полипропилена и полиамида (капрона) с помощью микрокииосъемки была изучена кинетика роста искусственных (надрезы) и естественных трещин в условиях статического и динамического нагружения. Показано, что подавляющая часть времени жизни образца уходит на развитие магистральных трещин (трещин разрушения), а не [c.215]

Кинетика роста хрупкой трещины. Дальнейщее приближение моделей к реально разрушающемуся телу заключается в рассмотрении крупных, магистральных трещин. Правда, прежде всего следовало бы описать зарождение подобных трещин, переход к ним от субмикроскопических или микроскопических трещин. Однако эти переходы пока только начинают экспериментально изучаться [523, 534]. Значительно ранее стали рассматривать уже готовые крупные трещины и их рост. Кинетические теории роста магистральных трещин начали появляться сравнительно давно. [c.485]

Один из способов повышения долговечности резинокордных конструкций основан на создании между компонентами системы химических связей путем введения в рецептуру резин специальных добавок — комплекса резорцина с уротропином и др. [77—84]. Создание химической связи между волокнами и матрицей согласно [23] меняет кинетику разрущения модельной композиции. В качестве компонентов системы были использованы волокна из поливинилового спирта, а матрицей служил эпоксидный компаунд на основе смолы ЭД-20 и полиэтиленполиамина. Химическое взаихмодей-ствие между компонентами системы отсутствовало. Применение специального дифильного модификатора на основе ароматического диизоцианата позволило осуществить химическое сшивание матрицы с волокном. С пО мощью ИК-спектроскопии удалось показать, что в нагруженном соединении молекулы модификатора несут механическую нагрузку. Оказалось, что долговечность волокон ПВС в матрице и особенно после модификации существенно выше, чем долговечность волокон в свободном состоянии (рис. 4.19). Образование химических связей между компонентами приводит к дополнительному упрочнению волокна. Изучение процесса роста магистральной трещины с помощью микрокиносъемки показывает, что разрушение данного композиционного материала в значительной степени зависит от адгезионной прочности, так как большая часть времени прохождения трещины через образец затрачивается на отслоение [24]. Возникновение прочных химических связей между компонентами заметно повышает долговечность композита. [c.195]

Косвенное отношение к закономерностям структурного разрыхления полимерных пленок под действием растягивающих напряжений и жидкости имеют данные о кинетике роста крейзов в полимерах при вытяжке с различными скоростями. На примере полизтилентерефтала-та установлено, что линейная скорость роста крейзов и их число нелинейно возрастают с увеличением скорости вытяжки пленок [47,48]. Статической обработкой многочисленных экспериментов [25] получены кривые распределения крейзов по скоростям роста при различных скоростях вытяжки (рис. 1.16). Увеличение скорости растяжения пленок приводит че только к смещению средней скорости роста крейзов в область больших значений, но и к значительному увеличению числа опасных быстро растущих первичных трещин, из которых наиболее вероятно образование магистральной трещины, разрушающей пленку. [c.29]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология