Рассеяние упругой энергии

Возможны и случаи нелинейной связи между напряжением и деформацией, которые описываются с помощью нелинейной теории упругости. Однако теория упругости обычно не учитывает внутреннее трение, возникающее в реальных материалах при деформации. Вместе с тем рассеяние энергии при деформировании, обусловливающее внутреннее трение — весьма важный фактор, определяющий особенности поведения материалов при механических воздействиях. Существует много различных молекулярных механизмов рассеяния упругой энергии, все они, по существу, представляют собой те или иные релаксационные механизмы. [c.56]

Термодинамический подход [5 6 11.9] связан с тем, что в процессе разрыва происходит рассеяние упругой энергии и переход ее в теплоту. Учет таких механических потерь, как будет показано ниже, базируется на первом начале термодинамики. Этот подход важен для полимеров, так как полимеры характеризуются механическими потерями при деформациях. [c.287]

Теория Гриффита ф Учет механических потерь ф Виды рассеяния упругой энергии прн разрушении полимеров ф Безопасное напряжение [c.290]

Виды рассеяния упругой энергии при разрушении полимеров [c.291]

Таким образом, рассеяние упругой энергии при деформации определяет механические свойства реальных материалов, которые обычно называют вязкоупругими свойствами. Учет рассеяния упругой энергии требует рассмотрения изменений свойств материала во времени, т. е. в уравнение, описывающее связь напряжения и деформации, должно входить и время. Так, для одноосного нагружения [c.56]

В процессе разрушения твердых тел наблюдается рассеяние упругой энергии (механические потери) нескольких видов [c.291]

Рассмотрим атермический процесс разрушения в хрупком состоянии полимера, когда деформационные (релаксационные) потери первого вида практически не наблюдаются. В этом состоянии наблюдаются потери в виде рассеяния упругой энергии при разрыве химических связей в вершине микротрещины (потери третьего вида) и динамические потери — переход упругой энергии в кинетическую энергию раздвижения стенок трещины, которая затем рассеивается в теплоту (потерн второго вида). Потерн третьего вида, как уже известно, не зависят от скорости роста трещины и поэтому не дают вклада в кинетику разрушения. Вследствие этого кинетику разрушения атермического процесса разрушения, наблюдаемого при напряжениях о стк, определяют потери второго вида, зависящие от скорости роста трещины. [c.308]

В области нехрупкого разрушения полимеров между температурами Тхр и Тс (см. рис. 11.4) рассеяние упругой энергии при росте трещин из-за различных локальных деформационных процессов становится существенным и термофлуктуационный механизм переходит в термофлуктуационно-релаксационный (см. табл. 11.2). Кроме того, механические потери оказывают существенное влияние на динамическую прочность полимеров при циклических нагружениях. Вызываемый ими локальный разогрев в местах перенапряжений ускоряет рост трещин и снижает долговечность и прочность. [c.314]

Упругое последействие вызвано дальнейшими конфигурационными изменениями. Наряду с ориентированием происходит скольжение коагуляционных контактов по поверхности частиц в направлении действующей силы. Подобные элементарные сдвиги являются, по существу, пластической деформацией, но так как нарушения контакта между частицами не происходит, изменения эти обратимы по величине, хотя необратимы термодинамически. Скольжение с внутренним, трением Т12 сопровождается рассеянием упругой энергии в виде тепла. Вязкость упругого последействия Т12 определяет [c.241]

Второй и основной недостаток теории Гриффита заключается в следующем- . Критическое напряжение Гриффит определял из условия, что изменение упругой энергии при росте трещины в хрупком материале равно увеличению поверхностной энергии йе в результате образования новых свободных поверхностей. Это условие годится, однако, только для равновесного состояния, когда скорость роста трещины равна нулю. При росте трещины с конечной скоростью, отличной от нуля, в результате разрыва межатомных связей происходит рассеяние упругой энергии, которая в конечном счете переходит в тепло. Следовательно, в соответствии с законом сохранения энергии [c.23]

Прежде всего неправильным представляется положение о том, что рост трещины или надреза происходит только в том случае, когда запасаемой прн растяжении упругой энергии достаточно для образования новой поверхности. В действительности при росте трещины под действием озона наряду с учетом рассеяния упругой энергии следует учитывать энергетический вклад химического взаимодействия озона с двойными связями каучука. [c.311]

Принципиальным недостатком теории Гриффита является игнорирование механических потерь. Значение критического напряжения по Гриффиту определяется из условия равенства изменения упругой энергии dw и потенциальной энергии поверхности йТ. Однако необходимо еще учитывать механические потери рассеяние упругой энергии при разрыве связей в вершине трещины и превращение упругой энергии в кинетическую энергию раз-движения стенок трещины, деформационные релаксационные потери на внутреннее трение, а также рассеяние энергии в виде колебаний атомов и атомных группировок, возникающих при разрыве связей в растущей трещине [355, с. 341 ]. [c.99]

Интенсивное молекулярное движение, типичное для высокоэластического состояния, приводит к рассеянию упругой энергии из мест с высокой концентрацией напряжений. Видимо, именно с этим связана та важная роль, которую играют релаксационные процессы в разрушении эластомеров. [c.305]

При определенных условиях (низкие температуры, большие скорости разрушения) тепловые флуктуации не играют существенной роли, и разрыв хрупких тел идет по атермическому механизму. В этом случае только при напряжениях выше критического (ок) растут микротрещииы и твердое тело разрушается. Если пренебречь механическими потерями, то стартовая скорость микротрещин при переходе напряжения через значение 0к сразу стано вится большой, приблизительно равной скорости распространения поперечных упругих колебаний в твердом теле. Если же учесть рассеяние упругой энергии, зависящее от скорости роста трещины, то предельная критическая [c.95]

При неравновесном деформировании неизбежно рассеяние энергии, связанное с релаксационными явления- ми, — это потери на внутреннее трение, которые особенно проявляются при периодических деформациях. К этим потерям при разрушении добавляются динамические потери — переход части упругой энергии в кинетическую энергию раздвижения стенок трещины и рассеяние упругой энергии при разрыве связей в вершинах растущих трещин [44]. Энергия разрушения полимеров-в основном рассеивается в форме механических потерь, значительно превышающих свободную энергию образующихся при разрушении поверхностей. Особенно велики механические потери при разрушении эластомеров. Наглядно связь между прочностью и механическими, потерями видна при рассмотрении их температурной зависимости если для ненаполненных эластомеров на обеих кривых обнаружены максимумы при одинаковых температурах, соответствующих температурам стеклования полимеров, то для наполненных резин в обоих случаях наблюдается дополнительный высокотемпературный максимум, связанный с ослаблением и разрушением связей наполнитель — полимер [45], [c.53]

Реальным телам (и в том числе дисперсным системам) свойственны, кроме обратимых упругих деформаций и необратимых деформаций пластического и вязкого течения, также деформации упругого последействия, т. е. замедленной упругости. Такая деформация обратима по величине и в этом отношении аналогична истинно упругой деформации, но необратима термодинамически, ибо сопровождается, как и остаточная деформация, рассеянием упругой энергии в тепло. [c.25]

Потери третьего вида, обусловленные рассеянием упругой энергии при разрыве связей в вершине растущих трещин, были введены в теорию прочности исходя из молекулярной модели микротре-щнны и микропроцесса разрушения. Потери этого вида возникают вследствие того, что на границе перехода от свободной поверхности к сплошности происходит разрыв связей. В момент разрыва связей абсолютное значение квазнупругой силы достигает макси- [c.291]

Адгезионные теории объясняют трение молекулярным взаимодействием на площадках фактического контакта. Из этой группы теорий трения можно назвать теорию Томлинсона (1929), молекулярную теорию Дерягина [13.1] (1934) и теорию Боудена и Тейбора [13.2] (1933). К этой же группе можно отнести молекулярно-кинетическую теорию трения высокоэластических материалов Бартенева [10] (1954). Для твердых тел, находящихся в сцеплении, адгезионный механизм трения может быть связан как с рассеянием упругой энергии на молекулярных шероховатостях, так и с разрушением мостиков сварки. [c.359]

Отрезок D1D2 изображает эластическую деформацию. Упругая деформация — обратима, поскольку работа А, совершаемая над телом, равна работе В, возвращаемой им же. Пластическая деформация является в этом смысле необратимой. Упругое последействие (высокоэластическая дефорация е ) связано с внутренним сопротивлением структуры тела, сопровождающимся рассеянием упругой энергии в теле, следовательно, процесс замедленной упругости необратим термодинамически. [c.131]

Деформирование с конечной скоростью. Классическая теория упругости, рассмотренная выше, исходит из предположения, что деформирование упругого тела с термодинамической позиции представляет обратимый процесс. Но такое допущение справедливо только в том. рлучае, когда этот процесс является квази-статическим, т. е. происходит с бесконечно малой скоростью. Только при выполнении последнего условия в деформированном теле в каждый момент времени устанавливается состояние статистического равновесия. Если же изменение деформации, а следовательно, и напряженного состояния в упругом теле происходит с конечной скоростью, то в каждый момент времени в теле происходит отклонение от состояния статистического равновесия. В этом случае изменение напряженного состояния является необратимым процессом и сопровождается рассеянием упругой энергии (см. ниже), т. е. необратимым ее превращением в теплоту. При деформировании упругого тела с конечной скоростью уравнения (270) и (280) становятся неправомерными, их следует изменить. Можно при этом воспользоваться результатами термодинамики неравновесных процессов, но удобнее воспользоваться методом, предложенным Леонтовичем [5]. [c.169]

Разрушение при абсолютном нуле начинается при достижении максимума квазиупругой силы в вершине трещины. Эта величина называется критическим перенапряжением Пк . В отличие от теоретической прочности, являющейся константой материала (при данном виде напряженного состояния), критическое перенапряжение может несколько меняться от трещины к трещине. Оценочный pa чeт рассеяния упругой энергии при разрыве связей в вершине трещины показывает, что теоретическая прочность по Оровану примерно в 1,5 раза меньше П, . [c.24]

В процессе разрушения твердых тел наблюдаются механические потери нескольких видов 1) так называемые деформационные потери (потери, сопровождающие внутреннее трение, пластические и вязкие деформации и др.), особенно резко выраженные в местах перенапрял<еиий, например в веришнах микротрещин 2) динамические механические потери dQ2, вызванные переходом части упругой энергии в кинетическую энергию раздвижеиия стенок растущей трещины или в кинетическую энергию разлетающихся осколков и в конечном счете в теплоту 3) рассеяние упругой энергии при разрыве связей в вершинах растущих трещин. Поэтому dQ=dQl- -dQ2 + dQJ. [c.90]

Рассмотрим идеально хрупкое тело, у которого при разрушении наблюдаются механические потери [1.3] в основном двух видов а) рассеяние упругой энергии при разрыве связей в вершине трещины (потери третьего вида) б) динамические потери — переход упругой энергии в кинетическую энергию раздвижения стенок трещины, которая затем рассеивается в тепло (потери второго вида). Деформационными релаксационными потерями (потери первого вида), которые для хрупких тел малы, пренебрегаем. Поверхностные потери не зависят, а динамические потери, как показано, например, Моттом [4.81] и Бейтесоном 4.82], зависят от скорости роста трещины. При Ск стартовая скорость микротрещины Vs и динамические потери равны нулю при о>ак стартовая скорость резко увеличивается, согласно уравнению Бейтесона [c.96]

При разрушении твердых тел возможны след, виды механич. потерь 1) деформационные потери, обус.ловлен-ные внутренним трением при обратимых и пластич. деформациях, предшествующих разрушению онп особенно велики в вершинах микротрещин, на границах дефектов и в др. местах перенапряжений 2) динамич. потери, обусловленные переходом части упругой энергии деформирования в кинетич. энергию движения стенок растущей трещины и разлетаюгцихся осколков 3) потери вследствие рассеяния упругой энергии межатомных связей при их разрыве. Этот вид потерь обусловлен тем, что разрыву химич. связи предшествует квазистатич. ироцесс ее растяжения, при к-ром значение квазиупругой силы межатомной связи постепенно увеличивается, достигая максимального (разрывного) значения. При разрыве связи атомы, вышедшие на образовавшуюся поверхность, рассеивают избыточную энергию в виде неравновесных тепловых колебаний (фононов). Третий вид потерь локализован у вершин микротрещин на границе перехода от свободной поверхпости к сплошной среде (т. наз. поверхностные потери первые два вида потерь происходят в объеме материала). [c.113]

С нашей точки зрения, представление о том, что рост трещины или надреза происходит только в том случае, когда упругой энергии, запасаемой при растяжении, достаточно для образования новой поверхности, неверно. В действительности при росте трещины под действием химически агрессивной среды (озона) наряду с учетом рассеяния упругой энергии следует учитывать энергетический вклад химического взаимодействия среды с полимером. В частности, расчет показывает, что при взаимодействии с озоном одного моля двойных углеродных связей с образованием озонида выделяется около 70 ккал1молъ. [c.119]