Деформация вынужденноэластическая

Твердые полимеры обладают другой важной особенностью в отличие от обычных твердых тел. Они при больших напряжениях подвергаются так называемому холодному течению, или вынужденноэластической деформации, что приводит к ориентированному состоянию полимеров. Все химические волокна и пленки находятся в этом состоянии и обладают ярко выраженной анизотропией структуры и физических, особенно прочностных и деформационных свойств [17, гл. IV]. [c.71]

Согласно одной из моделей (энергетической), образование микротрещины в объеме и на поверхности полимера наступает в том случае, когда часть внутренней энергии, обусловленная упругими деформациями, достигает некоторого критического значения, а течение полимера начинается при достижений внутренней энергии, обусловленной вынужденноэластической деформацией,, некоторого критического значения. В рассматриваемой модели постулируется, что сумма этих двух составляющих внутренней энергии является постоянной материала. [c.285]

Процесс разрушения выше Тхр происходит путем роста трещин разрушения, но в их вершинах в области перенапряжения наблюдаются деформации, снижающие коэффициент перенапряжения. Причина такого снижения концентрации напряжения заключается в том, что в местах концентрации напряжений происходит локальная вынужденноэластическая деформация (трещина типа III на рис. 11.4). Одновременно с этим приобретают подвижность отдельные полимерные цепи, как это наблюдается в процессах высокоэластической деформации, и возрастают тепловые флуктуации. [c.314]

Трение стеклообразного полимера складывается, как и для твердых тел, из адгезионной и объемно-механической составляющих. С понижением температуры адгезия между фрикционной парой заметно увеличивается, а сила трения возрастает довольно медленно. При этом изменяется механизм деформации шероховатостей на поверхности — из вынужденноэластического превращается в упругий. При этом уменьшается площадь фактического контакта, и сила трения с понижением температуры падает. [c.363]

Уменьшение наклона кривой а = (г) по мере увеличения степени растяжения связано с началом развития в образце вынужденно-эластической деформации. С возрастанием напряжения скорость вынужденно-эластической деформации быстро увеличивается. В точке максимума на кривой а = / (е) скорость вынужденноэластической деформации становится равной скорости растяжения, задаваемой прибором. Напряжение, при котором это наблюдается, называют пределом вынужденной эластичности (ств). По достижении Ов происходит резкое сужение образца — образование так называемой шейки . При переходе в шейку полимер ориентируется и его свойства по сравнению со свойствами исходного материала существенно изменяются. Ориентированный материал обладает в стеклообразном состоянии более высокими значениями модуля упругости и предела вынужденной эластичности в направлении ориентации, чем изотропный материал. Когда при образовании шейки достигается степень вытяжки, обеспечивающая заметное возрастание 0в, развитие вынужденно-эластической деформации в шейке резко замедляется. Процесс деформации продолжается у границ шейки, где сечение образца уменьшено, т. е. там, где напряжение повышено, а упрочнение еще мало. На пологом участке кривой растяжения (участок II) напряжение при удлинении остается практически постоянным. Поперечное сечение шейки изменяется мало, и удлинение образца происходит, главным образом, за счет вынужденной эластической деформации материала у границ шейки. Длина шейки при этом увеличивается. Растяжение с образованием шейки и дальнейшим ее распространением является особенностью твердых полимеров. [c.157]

Мы видели, что перемещение сегментов в процессе вынужденноэластической деформации происходит под действием напряжения, а не в процессе теплового перемещения, поскольку таковое в стеклообразном состоянии отсутствует. Однако определенный запас тепловой энергии в полимере имеется и при 7<Т(.. С ростом температуры в области ниже Тс запас тепловой энергии сегментов увеличивается и требуется все меньше внешней механической энергии для перемещения сегментов и развития вынужденно-эластической деформации. Поэтому предел вынужденной эластичности уменьшается с ростом Т. Формы кривой а—е при разных температурах приведены на рис. 10.5. При понижении температуры не только увеличивается предел вынужденной эластичности, но и сама кривая вырождается, становится неполной. Разрушение образца может произойти даже раньше, чем достигнут предел вынужденной эластичности От. При оСот разрушение, естественно, происходит при очень малых деформациях (доли процента), а это означает, что полимер при низких температурах ведет себя как хрупкий, не [c.149]

С этой точки зрения предел вынужденной эластичности представ-, ляет собой то напряжение, при котором ао достигает величины порядка С этого момента резко снижается время вынужденноэластической релаксации и скорость деформаций быстро доходит до скорости приложения нагрузки без существенного возрастания напряжения в дальнейшем (рис. 109). Иначе говоря, предел вынужденной эластичности представляет собой напряжение, при котором скорость деформации равняется скорости релаксации (скорость возрастания напряжения становится равной скорости рассасывания [c.412]

Типичная кривая зависимости удлинения от растягивающего усилия для полимеров с значительной начальной степенью кристалличности напоминает соответствующую кривую вынужденноэластической деформации полимерных стекол и состоит пз трех практически прямолинейных участков, соответствующих стадиям деформации (рис. 133). Следует, однако, подчеркнуть, что, несмотря на такое внешнее сходство, в механизмах деформации этих двух типов материалов имеются характерные отличия (см. ниже). [c.452]

В предыдущем разделе рассматривалось идеально хрупкое тело и рассеяние энергии упругих волн, возникающих в нем при росте трещин. В реальных хрупких телах наблюдаются, кроме того, потери энергии, связанные с пластическими деформациями (а в случае полимеров—и с вынужденноэластическими) в местах перенапряжений, особенно в вершинах микротрещин. Таким образом, при разрушении твердых тел наблюдаются три основных типа потерь [c.25]

Прочность твердого полимера зависит не только от режима испытания, но и от вида напряженного состояния. Например, при переходе от растяжения к сжатию хрупкая прочность и предел вынужденной эластичности увеличиваются, но первая увеличивается сильнее Поэтому при прочих одинаковых условиях испытания полимер может при сжатии испытывать вынужденноэластическую деформацию, а при растяжении—только упругую деформацию и хрупкий разрыв. [c.80]

Явление растрескивания тесно связано с вынужденноэластической деформацией полимера, которая протекает одновремен- [c.96]

Строение трещин серебра позволяет сформулировать условия их появления в полимерах. Их появление определяется соотношением при данных условиях опыта между скоростью вынужденноэластической деформации в перенапряженных местах материала и скоростью роста трещин разрущения. С понижением температуры и увеличением скорости деформации предел вынужденной эластичности возрастает настолько, что образец разрушается раньше, чем успевают образоваться тяжи, и процесс идет только путем роста трещин разрушения. Переход от одного механизма разрушения к другому происходит постепенно область трещины серебра впереди трещины разрущения все более сужается и прп низких температурах и больших скоростях деформации—исчезает совсем. При обычной температуре исследования (20 "С) у одних пластмасс (полиметилметакрилат, поливинилацетат) разрушению предшествует образование трещин серебра , у других (ацетат целлюлозы) наблюдается только хрупкое разрушение. [c.100]

Образование трещин серебра происходит обычно в температурной области вынужденной эластичности при длительно действующих напряжениях, величина которых меньше предела вынужденной эластичности полимера. С увеличением напряжения (или с повышением температуры) происходит переход от местных процессов вынужденноэластической деформации в местах перенапряжений (расслоение материала на тяжи в трещинах серебра ) к вынужденноэластической деформации, протекающей одновременно во всем сечении образца (образование шейки ). Наблюдаемое помутнение или побеление шейки образца указывает на то. [c.100]

ЧТО процесс серебрения частично протекает и при вынужденноэластической деформации твердого полимера. [c.101]

В реальных условиях, хотя макроскопически разрушение полимера воспринимается как хрупкое (не наблюдается макроскопической шейки, отсутствуют необратимые деформации, не проявляется высокоэластичность), в зоне разрушения, по-видимому, имеют место вынужденноэластические деформации и сопровождающие эти деформации механические потери. Поэтому для полимерных тел обычно наблюдается временная зависимость, которая будет подробнее рассмотрена позже. [c.99]

После приведения тела в контакт одновременно начинают развиваться три процесса увеличение размеров истинной поверхности контакта, диффузия и возникновение адгезионных связей. Увеличение истинной поверхности контакта может происходить в силу ряда различных причин таких, как затекание одного тела, находящегося в жидком состоянии, в поры и микродефекты другого 1389, с. 134 390, с. 203], развитие высокоэластической или вынужденноэластической деформации [390, с. 203]. [c.129]

Другим исследованным материалом был непластифицированный поливинилхлорид [467, с. 103]. При температуре опытов 323— 328 К этот материал разрушался не как хрупкий (перед разрывом в образце развивалась вынужденноэластическая деформация). Измеряли предел вынужденной эластичности a , и остаточное удлинение образцов (последнее — после извлечения образцов из прибора). Полученные данные свидетельствуют о том, что наряду [c.170]

Из анализа этого примера следует, что постулированная в работе [15, с. 425] зависимость получается из общих термодинамических закономерностей. Однако сделанные при этом допущения (пренебрежение обратимых высокоэластической или вынужденноэластической деформаций, малые значения деформаций) позволяют применять полученные выводы только к полимерным телам, сильно ориентированным вдоль действия внешней механической силы. [c.265]

Наиболее чувствительны к действию жидких сред вынужденноэластические деформации некоторых аморфных и кристаллических полимеров в застеклованном состоянии (рис. IV. 18). [c.163]

Как правило, шейка образуется в том месте образца, где есть какой-либо микродефект. Развивающаяся вынужденноэластическая деформация вызывает ориентацию макромолекул фекта, что ведет в целом к упрочнению образца. [c.113]

После снятия нагрузки исчезает лишь мгновенная упругая деформация, а деформация развившаяся за счет ползучести, остается. Поскольку времена релаксации ненагруженного стеклообразного полимера велики, то эта деформация может существовать в образце сколь угодно долго, но при нагревании выше температуры стеклования она исчезает. Тем самым демонстрируется релаксационная природа этой части деформации полимерного стекла. При длительном действии растягивающего напряжения в температурном интервале вынужденной эластичности развивается собственно вынужденноэластическая деформация, которая, как уже говорилось, может составлять десятки и сотни процентов. [c.114]

Особенно существенно для полимеров влияние темп-ры в областях перехода от хрупкого поведения к вынужденноэластическому и далее — к вязкотекучему. Ниже темп-ры хрупкости износ с ростом темп-ры увеличивается из-за уменьшения прочности. Между темп-рами хрупкости и стеклования (область вынужденной высокоэластичности) износ с ростом темп-ры может уменьшаться, т. к. растет разрушающая деформация. Выше темп-ры стеклования влияние темп-ры м. б. различным в зависимости от степени изменения упруго-прочностных свойств и коэфф. трения. Если сохраняется физич. [c.456]

Вынужденно-эластические деформации могут проявляться только под влиянием больших напряжений. Поэтому после прекращения действия напряжения скорость исчезновения вынужденноэластических деформаций очень мала, и при температуре ниже Тс они не снимаются. При температурах выше Гс образец полностью восстанавливает свои размеры. Таким образом, деформация стеклообразных полимеров всегда носит обратимый характер. [c.183]

Переход от упругой деформации к высокоэластической у полимеров сопровождается возрастанием механических потерь и прохождением их через максимум (рис. II. 12). В соответствии с этим температура механического стеклования Ти. с определяется как температура, которой соответствует максимум механических потерь. Ее следует рассматривать как температуру, при которой практически перестает проявляться высокоэластичность.. Амплитуда деформации не влияет На Гм. с, так как по условию деформация достаточно мала. При больших напряжениях и деформациях у полимеров возникакзт качественно новые явления (вынужденноэластические деформации и разрушение). Закономерности, аналогичные представленным на рис. II. 11 и II. 12, наблюдаются, как было отмечено выше, при действии на полимеры переменных электрических полей. В этом случае роль модуля упругости играет диэлектрическая проницаемость, а механических потерь — диэлектрические потери. Электрические, поля действуют на те структурные [c.97]

Предельным состоянием полимера часто называют такое напряженное состояние, при котором дальнейшее повышение напряжений сопровождается усилением процесса вынужденноэластической деформации, являющегося аналогом пластической деформации в металлах. Такое определение предельного состояния неприменимо для хрупкого разрушения, которое является наиболее опасным видом разрушения. При совмещении в одном аналитическом выражении условий хрупкого разрушения и вынужденноэла- [c.284]

Если Тй<Тл, что наблюдается при низких температурах, то в вершине микротрещины вынужденноэластическая деформация ие успеет развиться ни в начале, ни в процессе роста трещины, так как скорость роста трещины V равна стартовой Vs только в начале ее роста, а затем возрастает и соответствующее время продвижения микротрещины за каждую флуктуацию будет меньше, чем тд. Если время Т5>Тп, то в вершине микротрещины вначале будет развиваться высокозластическая деформация, а затем происходить разрыв полимерных цепей. Отсюда следует, что температура хрупкости 7 хр, характеризующая переход к нехрупкому состоянию полимера, соответствует условию Тв = тп. Рассчитанная из этого уравнения температура хрупкости совпадает с экспериментально найденной [11.17]. [c.316]

Для стеклообразных полимеров особенно важна способность выдерживать длительное действие внешней силы (нагрузки) при сохранении размеров в заданных пределах. Это определяется величиной и закономерностями ползучести. На рис. 10.6 показаны кривые ползучести полистирола при разных нагрузках. Видно, что при нагружении мгновенно увеличивается длина образца за счет развития упругой деформации (деформация пружины). Далее развивается замедленная упругость, качественно аналогичная развитию высокоэластической деформации (элемент Кельвина — Фойхта). Эта замедленная упругость характеризует развитие вынужденно-эластической деформации. Далее возможны два случая либо деформация перестает увеличиваться после достижения определенной величины, либо она развивается непрерывно. В первом случае мы говорим, что имеет место затухающая ползучесть, во втором случае — незатухающая ползучесть. Последняя развивается как за счет истинно необратимой, так и за счет замедленной вынужденноэластической деформации без образования шейки. Полимер может применяться как конструкционный материал только в том случае, если под действием заданной нагрузки в нем развивается затуха- [c.151]

Понятно, что чем ннже температура, тем большую силу надо приложить, чтобы вызвать вынужденноэластическую деформацию. Наконец наступает такая температура, при которой необходимое напряжение (предел вынуждепиой эластичности) превышает предел прочности материала и полимер теряет способность к большим деформациям, он деформируется только упруго и, следовательно, становится хрупок. Эта температура н будет его температурой хрупкости. [c.254]

Александров и Лазуркии исследовали вынужденноэластическую деформацию твердых аморфных полимеров и предложили релаксационную теорию этого явления. Бартенев с сотр.- показали, что при высоких температурах аморфные полимеры переходят из высо1<оэластического состояния в пластическое (аналогично переходу в простых твердых телах от хрупкого к пластическому состоянию). [c.66]

Была предпринята попытка использовать метод приведенных переменных [45, с. 495 46, с. 99] для определения прочности при заданной температуре приведения и различных скоростях деформации. Характеристики прочности являются функциями скорости деформации и температуры. Если, например, повышение температуры от до Т вызывает уменьшение всех времен релаксации [45, с. 495] в % раз, то, согласно Ферри, количество энергии, вызывающее разрушение, должно накапливаться за эквивалентное время Чат t — время разрушения при стандартной температуре Tj) при скорости деформирования Var. Значение Vut определяется временем до разрушения. Отсюда следует, что данные по разрушающему напряжению могут быть приведены к одной стандартной температуре, если построить зависимость произведения OpTJT от Var. Такая зависимость была получена Смитом [46, с. 99] для вулканизата бутадиен-стирольного каучука при стандартной температуре приведения = 263° К (рис. 1.3). Отклонение, наблюдаемое при низких температурах, Ферри связывает с возникновением температурного градиента при наступлении вынужденноэластической деформации [45, с. 496]. Метод приведенных переменных, по-видимому, применим не только в области высокоэластического состояния, но распространяется также на область стеклообразного состояния. [c.16]

При напряжениях, соответствующих долговечностям около 10 с, на кривых 1йТр = /(о-р) появляется изгиб. С уменьшением напряжений значения долговечности начинают возрастать более резко, чем по экспоненте. При понижении напряжений кривые 1 Тр = / (Ср) круто поднимаются в область больших значений 1 Тр. При повышенных напряжениях (ниже заштрихованной области на рис. П.47) образцы ориентированных материалов разрушаются, не успев значительно деформироваться (деформации при разрыве не превышают 20%), Появлению участка быстрого роста вынужденноэластической деформации отвечает область изгиба кривых = / ( р)- К моменту разрыва образца деформации достигают 20—40%. Участки кривых выше и ниже заштрихованной области прямолинейны и отвечают случаям, когда большую часть времени опыта образцы деформировались однородно и находились под напряжением, совпадающим с номинальным. [c.114]

При этом образец, йсйытанный при более высокой температуре, может оказаться более долговечным, так как повышение температуры облегчает развитие вынужденноэластических деформаций, достигающих бр = 60—100%. [c.115]

Если область II кривой а—е аморфного стеклообразного полимера обусловлена проявлением эластичности, имеющей релаксационную природу, то на ее величину и само существование должны оказывать сильное влияние температурный и временной факторы. Действительно, при понижении температуры величина предела вынужденной эластичности увеличивается, а область ее сокращается вплоть до полного исчезнования, когда разрушение образца наступает до достижения предела вынужденной эластичности (рис. 54). При понижении температуры тепловая энергия сегментов снижается и не может преодолеть силы межмолекулярного взаимодействия, что необходимо для развития высокоэластической деформации. Поэтому предел вынужденной эластичности возрастает. Температура, при которой разрывное напряжение (т, е. разрушение образца) совпадает с пределом вынужденной эластичности, называется температурой хрупкости ( 4 на рис. 54). Ниже этой температуры (4) вынужденноэластические деформации не развиваются, и полимер находится только в хрупком состоянии. Его разрушение происходит по механизму хрупкого разрыва (см. гл. VHI). [c.112]

Аналогичное влияние на повышение предела вынужденной эластичности и температуру хрупкости оказывает и повышение скоро-,сти деформации. При снижении времени действия силы иа полимер (повышение скорости действия силы) участки макромолекул с малой подвижностью не успевают перегруппироваться и сопротивление действующему усилию оказывает прежняя флуктуационная сетка стеклообразного полимера. Поэтому предел вынужденной эластичности растет, а область вынужденноэластической деформации сокращается. Наконец, при некоторой высокой скорости деформации релаксационные процессы вообще не успевают пройти за короткое время действия силы и полимер разрушается в области гуковских деформаций, т. е. как хрупкий материал. В соответствии с принципом температурно-временной суперпозиции повышение скорости действия силы эквивалентно понижению температуры. Это значит, что увеличение скорости деформирования стеклообразного полимера при данной температуре приведет к снижению вынужденноэлас-тической деформации, повышению предела вынужденной эластичности и к возрастанию хрупкости полимера. [c.112]

Развитие вынужденноэластической деформации соировождается характерным изменением формы образца стеклообразного полимера, подвергаемого деформации растяжения. Достижение предела вынужденной эластичности совпадает с появлением небольшого утонченного участка в зоне деформации, так называемой шейки (рис. 55). Шейка быстро растет в зоне развития вынужденноэластической деформации, и весь деформируемый участок в конце этой зоны переходит в шейку. После этого незначительно деформируется [c.112]

Из формулы (IV. 14) видно, что при возрастании напряжения показатель степени и время релаксации т уменьшаются. Влияние величины деформирующей силы на возможность проявления вынужденноэластической деформации может привести к тому, что при больших величинах действующих напряжений стеклообразный полимер будет разрушаться как хрупкий материал, т. е. уменьшается интервал между температурами хрупкости и стеклования. Этот интервал, называемый интервалом вынужденной эластичности, очень важен, так как в его пределах твердые стеклообразные полимеры (пластмассы) можно применять в качестве конструкционных материалов. Благодаря возможности развития высокоэластических дефорл1аций полимеры в этом интервале обладают большей долговечностью (см. гл. VIII), т. е. способностью противодействовать приложенным нагрузкам в течение длительного времени их действия. Например, полиметилметакрилат (прозрачное органическое стекло) обладает интервалом вынужденной. эластичности от 100 " С (температура стеклования) до 10° С (температура хрупкости), т. е. может широко [c.113]

Степень влияния различных факторов (вероятность наличия опасного дефекта, изменение фактической скорости деформации, и т.д.) зависит от релаксационного состояния полимера в соединении. При хрупком разрушении прочность соединения увеличивается при уменьшении толщины прослойки -в основном, по-видимому, из-за уменьшения вероятности наличия опасного дефекта. При пластическом — вследствие изменения ее реологических свойств. В первом случае изменение температуры испытаний не оказывает существенного влияния на прочность соединений, во втором случае температура влияет значительно. Разумно предположить, что в промежуточной области, т. е. при вынужденноэластическом характере разрушения адгезионных соединений, прочность не зависит от толщины полимерной прослойки. Последнее может быть не связано с реализацией в этом случае адгезионного вида разрушения соединений, так как независимость прочности от толщины слоя при вынужденно-эластическом характере )азрушения свойственна и для свободных полимерных пленок 48]. [c.47]

Для выяснения доли деформации разрушения в общей деформации образца были поставлены специальные опыты. Установлено, что в ориентированных полимерах (в волокнах) практически вся деформация, развитая на установившейся ветви ползучести, является деформацией разрушения, и связь между скоростью тхеформации и временем до разрушения выражается, соотношением (2.12). В неориентированных же полимерах, деформация разрушения составляет лишь незначительную долю общей деформации, поскольку в этих полимерах развиваются вынужденноэластические деформации, что еще раньше было показано в работах [13, 23, 24]. В этих случаях связь между скоростью развития деформации и временем до разрушения оказывается более сложной. [c.82]

Последовательное рассмотрение явления образования шейки как релаксационного перехода проведено в работах Ю. С. Лазур-кина 1 127. Позднее близкие или аналогичные объяснения предлагались в ряде работ (например Основная идея этой теории сводится к совместному рассмотрению двух явлений, происходящих при растяжении — ориентационному упрочнению при больших деформациях и размягчению из-за экспоненциального уменьшения времени релаксации под влиянием приложенных напряжений. Ориентационное упрочнение состоит в ориентации различных форм структурных образований при растяжении, что приводит к повышению жесткости и прочности материала. Этот процесс может осуществляться не только путем чисто геометрического поворота структурных элементов. Не исключена также возможность частичного или полного разрушения тех или иных связей или элементов структуры, препятствующих ориентации. Поэтому теория ориентационного упрочнения не исключает возможности фазового перехода в кристаллических полимерах, осуществляемого па молекулярном или надмолекулярном уровнях. Условию формирования стабильной шейки согласно рассматриваемой концепции отвечает равновесие процессов ориентационного упрочнения и вынужденноэластических деформаций, развивающихся вследствие повышения подвижности структурных элементов при уменьшении времени релаксации. [c.192]

Высокомолекулярные соединения (1981) -- [ c.371 , c.419 , c.456 ]

Трение и износ полимеров (1972) -- [ c.25 , c.26 ]

Структура и механические свойства полимеров Изд 2 (1972) -- [ c.137 ]

Прочность полимеров (1964) -- [ c.13 , c.48 , c.49 , c.59 ]

Высокомолекулярные соединения Издание 2 (1971) -- [ c.311 , c.318 , c.347 ]

Прочность полимеров (1964) -- [ c.13 , c.48 , c.49 , c.59 ]

Высокомолекулярные соединения Издание 3 (1981) -- [ c.371 , c.419 , c.456 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология