Механизм возникновения температурных напряжении

МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ [c.98]

Аналогичная картина имеет место при изучении температурных напряжений. Феноменологический подход состоит в том, что объемно-напряженное состояние тела при нагревании однозначно определяется неравномерным распределением температуры (полем температуры). При этом не затрагивается физическая сущность возникновения температурных напряжений. Однако это не исключает возможности исследования молекулярного механизма возникновения механических напряжений при нагревании тела, как это было сделано в классических работах Н. А. Умова [Л. 101]. [c.193]

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]

Образование дислокационных спиралей при низких пересыщениях может инициироваться микро- и макроскопическими примесями, например пылью. Джексон [23] отметил, что при обычном выращивании кристалла концентрация вакансий в нем недостаточна, чтобы инициировать зарождение дислокационных петель, петель частичных дислокаций или дискообразных скоплений вакансий. Однако при закалке кристалла от температур, близких к температурам плавления, возникает пересыщение вакансий, достаточное для зарождения дислокаций. Таким образом, если действует дислокационный механизм роста и используются незакаленные затравки, то дислокации не могут возникнуть путем агрегирования вакансий. В ряде случаев образование дислокаций инициируется растворимыми примесями. Заметим, однако, что плотность дислокаций в кристаллах, выращиваемых в тщательно контролируемых условиях, практически не зависит от концентрации в растворе растворимых примесей, в том числе при таких концентрациях последних, которые достаточны для возникновения концентрационного переохлаждения и даже ячеистой структуры (об образовании ячеистой структуры говорится в разд. 3.13). Возникновение дислокаций могут вызывать термические напряжения, но опять-таки известен рост кристаллов по дислокационному механизму даже при максимально низких температурных градиентах, так что, по-видимому, термические напряжения нельзя считать единственной причиной возникновения дислокаций. Методом исключения Джексон пришел к выводу, что в отсутствие других факторов дислокации зарождаются скорее всего на инородных частичках, например частицах пыли. Поскольку практически невозможно полностью избежать загрязнения пылью кристаллизационной среды, гомогенное зарождение при росте кристалла встречается, по-видимому, крайне редко, а в большинстве случаев преобладает гетерогенное зарождение на частицах пыли. [c.122]

Описанный здесь механизм образования дислокаций путем сдвига может осуществляться при механической деформации или в результате напряжений, являющихся следствием температурных градиентов, которые возникают в кристаллах при быстром охлаждении. Но сдвиг не является единственной причиной появления дислокаций. Они могут образоваться и при тех или иных нарушениях в процессе роста кристалла, например в результате встраивания примеси. В этом случае дислокации иногда бывают ориентированы параллельно направлению роста. Возникновение дислокаций может быть также следствием скопления вакансий, образующих полости внутри кристалла (рис. 55). В любом случае дислокации являются неравновесными дефектами и термодинамика к анализу их образования неприменима. Количество дислокаций может быть уменьшено [c.124]

Кабели укладываются с запасом I—2 % ( змейкой ) от его длины для исключения возможности возникновения опасных механических напряжений при смещении почвы и температурных деформациях, осо еЯ но в весенний период при оттаивании земли. Укладка кабеля змей-рой при прокладке с помощью механизмов выполняется в процессе перекладки его с роликов на дно траншеи. [c.77]

В композициях из разнородных материалов, отличающихся друг от друга термоупругими свойствами, и прочно соединенных друг с другом адгезионными силами, остаточные напряжения в пленке полимера возникают даже в том случае, если нагревание и охлаждение материала не сопровождалось возникновением температурного градиента по толщине материала. В качестве примера на рис. П.1 рассматривается кинетика нарастания напряжений в композиции, состоящей из пленки отверждающегося связующего, нанесенной на поверхность стекла [1]. Силы сцепления смолы со стеклом препятствуют усадке смоляной пленки во время отверждения и последующего охлаждения, что приводит к нарастанию напряжений в ней. В зависимости от структуры смолы, механизма процесса отверждения и адгезионного взаимодействия связующего с наполнителем остаточные напряжения, являющиеся суммой усадочных и термических напряжений, изменяются в широких пределах. При отверждении эпоксидных смол происходит ничтожно малое изменение объема, поэтому усадочные напряжения в эпоксидной пленке, отверждающейся на поверхности стекла, составляют всего лишь 8—15 кгс/см (рис. П.1). Усадочные же напряжения в пленке из кремнийорганической смолы К-9, отвержденной на стекле, достигают 100 кгс/см . При охлаждении пленок после 01К0нчания отверждения в них возникают термические напряжения тем большие, чем выше температура отверждения. Они намного превышают усадочные и могут достигать 300— 450 кгс/см . Структурное пластифицирование связующего или снижение поверхностной энергии наполнителя приводит к существенному уменьшению остаточных напряжений. [c.48]

Механизм появления остаточных напряжений в изделиях из гомогенных полимерных материалов. Остаточными напряжениями называются самоуравновешепные в объеме тела напряжения, существующие в изделиях при отсутствии внешних воздействий. Возникновение остаточных напряжений в ненагружен-ных изделиях характерно для процессов изготовления изделий из полимеров методом химического формования, поскольку процесс полимеризации (отверждения) происходит с разной степенью завершенности и сопровождается объемной усадкой, изменением механических свойств и т. д. В ряде случаев напряжения в изделии столь велики, что существенно влияют на поведение конструкции под нагрузкой и даже приводят к ее преждевременному разрушению, например при механической обработке заготовок или полуфабрикатов. Такая ситуация является довольно типичной в технологии переработки полимеров, так как изделия из полимерных материалов изготавливают при температуре более высокой, чем температуры эксплуатации, и при охлаждении неоднородность температурного поля обусловливает возникновение неоднородных полей напряжений и деформаций, которые замораживаются при переходе через температуры стеклования или кристаллизации из-за резко возрастающих времен релаксации и перехода материала в состояние, которое, с точки зрения механики, может быть названо упругим (особенно при малых деформациях). [c.80]

И его увеличению для хлорида калия (рис. 11.18). Такие закономерности наблюдаются не только при изменении температуры слоя, но и некоторых других параметров, что будет показано ниже. Это следует объяснить различным механизмом возникновения новых центров гранулообразования для исследуемых солей, обусловленным физико-химической их природой. Для ДСКБ с ростом температуры слоя и, следовательно, температуры поступающего теплоносителя увеличивается амплитуда температурных колебаний и температурные напряжения в грануле, что повышает вероятность теплового дробления и приводит к увеличению доли мелких фракций. [c.111]

Определение температуры хрупкости по Фраасу битум каучуковых смесей не всегда соответствует ГОСТу 11507-65, по которому она фиксируется с момента появления трещин. Это также связано с изменением характера разрушения при введении каучука. Для битума характерно хрупкое разрушение когда напряжения развивающиеся в местах дефектов структуры, достигают прочности битума, происходит быстрый рост трещин, так что разрушение образца отмечается при температуре испытани практически одновременно с появлением трещин. Характерны рисунок такого разрушения — гиперболическая кривая (рис. 1а). В случае битум-каучуковой смеси разрушению предшествует значительная обратимая деформация, характерная для каучуков-[11]. Поэтому картина разрушения иная (рис. 16) сначала на поверхности образца появляются мельчайшие трещинки, как волоски (закрытого типа), которые при снятии нагрузки затягиваются и поверхность образца снова становится гладкой. Развитие (разрастание) трещин при многократно повторяющихся нагруже-ни ях-разгружениях сдерживается благодаря способности каучука к релаксации возникающих напряжений, и поэтому собственно разрушение (как разрыв сплошности) наступает при гораздо более низких температурах. Этот температурный интервал между возникновением микротрещины и разрушением может быть очень большим (5—40°С). Наличие такого интервала и его величина определяются как содержанием каучука в смеси, так и типом каучука. Такой механизм разрушения имеет некоторую аналогию, с разрушением образцов пластмасс (например полистирола) при введении в них каучука для придания ударной прочности разрушение всего образца предотвращается благодаря образованию большого количества малых трещин, которые являются ограниченными [2]. Таким образом, при испытании по Фраасу битум-каучуковых смесей в общем случае наблюдаются две характерные температуры—появления трещин и собственно разрушения. Следует отметить также, что может иметь место значительны разброс экспериментальных данных вследствие проявления статистической природы прочности [11]. [c.126]

Объяснение более высокой прочности вулканизатов с полисульфидными и солевыми связями возможностью их перегруппировки по обменному механизму в условиях растяжения, по мнению Тобольского и Лайонса [76], представляется маловероятным. Авторк [76] не обнаружили различий в релаксации напряжения вулканизатов с различным типом связей при нормальных температурных условиях и высказали предположение, что на прочность вулканизатов ока. зыва-ет влияние термолабильность поперечных связей, проявляющаяся на стадии вулканизации, когда температуры достигают 140—150°. Сшивание полимера приводит к возникновению напряжений в структуре вулканизата, и термостойкие углерод-углеродные связи могут фиксировать эти напряжения. Полисульфидные связи, как менее термостойкие, могут в условиях вулканизации возникать и разрушаться, что должно способствовать образованию сетки, более свободной от внутренних напряжений. Хотя Тобольский отрицает возможность перегруппировки слабых связей при комнатной температуре, приведенные ранее литературные данные свидетельствуют в пользу протекания этих процессов. По-видимому перегруппировка связей может происходить и при нагружении вулканизата, но в значительно меньшей степени, чем это имеет место в условиях вулканизации. [c.99]

С целью изучения влияния температуры и концентрации щелочи и степени распространенности щелочного растрескивания стали на нефтезаводах было обследовано около 600 аппаратов из углеродистых и низколегированных (типа 16ГС и 09Г2С) сталей, эксплуатируемых в щелочных средах [38]. Растрескиванию подвергались различные виды аппаратуры колонны, хранилища, отстойники, сепараторы, теплообменники, ребойлеры, смесители и т. д., в технологической среде которых (по температурным условиям и давлению) может присутствовать вода. Последнее очень важно, так как современные представления связывают механизм всякого коррозионного растрескивания, в том числе и щелочного растрескивания стали, с электрохимическим воздействием среды на напряженный металл [39]. Давление в обследованных аппаратах не оказывало заметного влияния разрушения наблюдались в аппаратах с давлением от 1 до 25 атм и более. Срок службы этих аппаратов до возникновения трещин варьировался от 6 месяцев до 15 лет. В подавляющем большинстве случаев образование трещин отмечалось или в самом сварном шве или в околошовной зоне, претерпевшей термическое влияние сварки. Таким образом, растрескивание в значительной мере обусловлено внутренними напряжениями в металле, возникающими в результате сварки. [c.84]