Температура и временная зависимость прочности

В соответствии с современными представлениями прочность твердого тела в значительной мере определяется наличием и характером различных дефектов как на поверхности, так и внутри тела. При этом решающее влияние на прочность оказывают температура, приложенное напряжение и время действия нагрузки. Временная зависимость прочности твердых тел проявляется практически для всех материалов силикатных стекол, полимеров, металлов и т. д. [c.109]

Влияние температуры на временную зависимость прочности резин подробно изучено на ненаполненных резинах из СКС-30 в интервале от 20 до 140 °С (рис. 108). [c.180]

Как показал Г. М. Бартенев [12], трещины разрыва. растут тем медленнее, чем меньше нагрузка, ниже температура и инактивнее среда. Процесс разрушения происходит в напряженном материале всегда, но тем длительнее, чем меньше нагрузка. Это явление называют усталостью материала или временной зависимостью прочности. [c.71]

В процессе разрушения в зависимости от характера приложенной нагрузки точка на диаграмме, описывающая испытание, может переходить из области в область. Если начальная точка попадает в область II, то для такого вида разрушения характерна временная зависимость прочности от приложенного напряжения и длины начальной микротрещины. Если начальная точка попадает в область атермического разрушения III, то временная зависимость прочности практически не наблюдается и разрушение образца происходит катастрофически за малый промежуток времени, практически не зависящий от приложенного напряжения. Очень важно то обстоятельство, что безопасное напряжение ао практически не зависит от температуры, так как свободная поверхностная энергия и [c.312]

Предел прочности как константа материала может иметь определенный физический смысл при любой температуре в том случае, если рассматривать его как максимальную техническую прочность, равную реализуемую при больщих скоростях нагружения . При относительно низких температурах, когда временная зависимость прочности не проявляется, предел прочности, примерно равный а , является практически однозначной прочностной характеристикой твердого тела. Во всех других условиях испытаний нельзя говорить о прочности без указания времени, в течение которого образец или деталь находились в напряженном состоянии до разрушения. [c.35]

При кратковременных воздействиях или при достаточно низких температурах термофлуктуационный механизм практически не реализуется. В этих условиях при хрупком разрушении проявляется фононный атермический механизм. Под действием напряжения, достигающего при нагружении критического значения (а ), в наиболее слабом месте образуется субмикротрещина, становящаяся источником неравновесных фононов. Фононы, достигнув соседних слабых участков структуры, характерных для стекол из-за их микронеоднородной структуры, способствуют образованию на них других субмикротрещин, так как из-за малого различия в прочности слабых мест достаточно небольших воздействий, чтобы в сильно напряженном материале произошло их разрушение. Возникшие новые очаги разрушения воздействуют на другие соседние слабые места структуры, причем каждая субмикротрещина способствует образованию нескольких новых. Таким образом, фононный механизм вызывает цепной процесс разрушения, имеющий характер взрывного. При таком атермическом механизме разрушения, характерном для бездефектных стекловолокон при низких температурах, временная зависимость прочности не наблюдается. [c.52]

Бартенев Г. M. Природа временной зависимости прочности и механизм разрушения стеклообразных полимеров выше температуры хрупкости.— Высокомолекулярные соединения, т. АП, № 10, с. 2341—2347. [c.419]

Изучение рельефа поверхностей разрыва твердых тел, в том числе твердых полимеров (кристаллических и аморфных), а также наблюдение роста трещин в нагруженном материале методами микроскопии и другими приводит к выводу, что во всех твердых телах трещины растут при напряжениях растяжения, значительно меньших обычно наблюдаемого предела прочности. Мюллер , по-видимому, первый обнаружил, что у стекол наблюдаются две стадии разрыва. Первая стадия связана с медленным ростом первичной трещины, приводящей к образованию зеркальной поверхности разрыва вторая—с прорастанием первичной и вторичных трещин со скоростью, близкой к скорости звука, с образованием шероховатой зоны. На первой стадии скорость роста трещины зависит от напряжения (рис. 8), температуры и среды, в которой находится образец. При температуре жидкого воздуха зеркальная часть на поверхности разрыва практически отсутствует, разрыв сразу принимает катастрофический характер, а временная зависимость прочности практически не наблюдается. [c.27]

Рис. Hi. Временная зависимость прочности эбонита при различных температурах.

Типичные временные зависимости прочности приведены на рис. 35. Видно, что повышение температуры приводит к снижению прочностных характеристик стеклопластика и при кратковременном, и при длительном действии нагрузки. Предельной температу- [c.199]

Во-первых, механизм разрушения по Гриффиту следует отнести к предельному случаю, т. е. к атермическому процессу разрушения, когда отсутствуют тепловые флуктуации (температуры вблизи абсолютного нуля или критические скорости разрушения). Теория Гриффита, не учитывающая временной фактор, уже неоднократно подвергалась критике. Но при абсолютном нуле теория Гриффита до некоторой степени физически оправдана, так как временная зависимость прочности при очень низких температурах отсутствует. [c.23]

В связи со сказанным для твердых полимеров более правильным является применение метода обобщенных координат, вытекающего из временной зависимости прочности. Иванов- применил к полимерам метод Никитина , который заключается в использовании координат Tlg- —Т (где -—долговечность, Т—абсолютная температура). Из уравнения долговечности следует [c.86]

Влияние температуры на временную зависимость прочности резин [c.180]

Ускоряя рост трещин, поверхностно-активные вешества могут резко изменить временную зависимость прочности твердых тел по сравнению с условиями, когда разрушение происходит в инактивной среде. В условиях сильного понижения свободной поверхностной энергии плавная временная зависимость прочности исчезает вместо нее обнаруживается порог прочности в области малых напряжений при небольшом превышении порога прочности образцы разрушаются мгновенно, тогда как ниже этого порога долговечность оказывается практически бесконечной (рис. 21). В этом отношении действие поверхностно-активных сред аналогично понижению температуры и связано с тем, что [c.40]

Трещин серебра описывается уравнением (I. 18), в котором величина а заменена величиной а. Временная зависимость прочности твердого полимера выражается в этом случае уравнением, совпадающим с уравнением (1.21), с тем отличием, что константы и 1 имеют различное значение . Однако коэффициенты в этих двух случаях различаются меньше, чем на один порядок. Ввиду небольшой точности определения из экспериментальных данных (хо= 10 —10 сек) это различие не обнаруживается. Известно далее, что значение коэффициента у у некоторых твердых поли меров меняется с температурой при высоких температурах оно меньше, чем при низких . Это явление объясняется тем, что при высоких температурах происходит переход к другому механизму разрущения. [c.58]

Таким образом, прп больших нагрузках и низких температурах процесс разрушения твердых аморфных полимеров происходит так же, как и в обычных хрупких телах. При малых напряжениях и высоких температурах процесс разрушения специфичен и состоит из двух основных стадий медленного развития трещин серебра на первой стадии и образования обычных сквозных трещин разрушения на второй, причем первая стадия занимает основную часть времени разрущения и закономерности временной зависимости прочности определяются именно этой стадией. [c.97]

С понижением температуры наклон кривых долговечности (см. рис. 5.7), т. е. параметр а, возрастает. Формально а—>-оо при Г -—>10, и, следовательно, временная зависимость прочности исчезает, а хрупкий разрыв приобретает характер. критического события. У полимеров подобная картина практически наблюдается прн Т< <73 К [12]. [c.130]

Влияние температуры ни временную зависимость прочности ре шнШ [c.181]

Температурно-временная зависимость прочности некоторых каучукоподобных полимеров в ограниченном интервале напряжений и температур описывается следующим уравнением [c.181]

Вычислив параметры А и а, дальнейший расчет долговечности можно вести по формуле (5.105). Для вывода температурно-временной зависимости прочности описанную методику необходимо воспроизвести при нескольких температурах (минимум при трех). Рассмотренный метод обеспечивает следующее ускорение получения расчетной информации [c.289]

Противоречие между тезисом о критическом характере разрыва и обильным экспериментальным материалом, свидетельствующем о зависимости характеристик прочности от температуры и времени или скорости нагружения, пытались устранить различными допущениями. Например, химическими изменениями, связанными с процессом сорбции влаги из воздуха поверхностью трещин в стекле. Сорбция паров воды протекает во времени и сопровождается понижением поверхностного натяжения, которое определяет критическое, напряжение разрушения [25, с. 341 26 27]. Временную зависимость прочности объясняли также повышением напряжения на упругих элементах вследствие релаксации напряжения в вязкопластичных частях системы [28, 29]. [c.10]

При Стр, меньших некоторого значения Ор, долговечность так велика, что материал выходит из строя скорее вследствие химических процессов старения, чем механического разрушения. Вблизи Ор незначительное увеличение Ор сопровождается резким уменьшением долговечности. Создается впечатление, что при значениях, меньших сГр, материал не разрушается, а при Ор он разрушается мгновенно. На самом деле временной зависимости прочности хрупких материалов присущ резкий переход от очень больших значений Тр (при СТр) к очень малым (при Ор > а ). Для полимерных материалов такой резкий переход может наблюдаться только при температурах, близких к абсолютному нулю.. [c.99]

Оценка параметров температурно-временной зависимости прочности по данным измерения долговечности при переменной температуре [c.92]

Влияние температуры на временную зависимость прочности исследовалось путем определения долговечности [10, с. 677 13 404, с, 461. [c.154]

Следует также иметь в виду, что экспериментальные данные соответствуют уравнению температурно-временной зависимости прочности Журкова только в том случае, если константы и , То и особенно у не изменяются за время опыта. Когда эти константы изменяются, например при пластификации, ориентации структурных элементов [6, с. 252], кристаллизации под действием температуры и напряжений [14], то наблюдается отклонение от линейной зависимости Igт = /(a). Отклонения возможны и при термической деструкции. Все эти факты требуют осторожности при трактовке различных экспериментальных данных и физической сущности констант уравнения (1У.З). [c.113]

Данные о временной зависимости прочности при разных температурах позволили определить температурную зависимость долговечности материала при постоянном напряжении СТр. При этом значения, отвечающие постоянному напряжению, наносили на график в зависимости от обратной абсолютной температуры (рис. III.8). Экспериментальные точки хорошо укладываются на прямые в координатах 1п Тр и 1/Т. Аналитически эта зависимость может быть выражена в следующем виде [c.154]

Для определения энергии активации процесса разрушения гелей казеина нами изучалась температурно-временная зависимость прочности 18%-ного геля казеина при температурах 14, 22, 30 и 40 С и pH 12,0. [c.121]

Для оценки параметров температурно-временной зависимости прочности [см., например, уравнение (1У.47)] можно использовать ряд сканирующих методов, изменяя во времени лишь один из факторов (напряжение или температуру). [c.84]

Температурно-временная зависимость прочности некоторых вулканизованных каучуков в значительном интервале напряжений и температур лучше описывается отличающейся от уравнения (1У.З) зависимостью, предложенной Бартеневым [c.115]

Таким образом, при больших нагрузках и низких температурах процесс разрушения твердых аморфных полимеров происходит по механизму, близкому к механизму хрупкого разрушения. При малых напряжениях и высоких температурах процесс разрушения усложняется и состоит из двух стадий медленного развития трещин серебра и образования обычных трещин разрушения. При этом первая стадия занимает основную часть времени и временная зависимость прочности определяется в основном этой стадией. [c.119]

В качестве примера рассмотрим результаты испытаний органических нитей ). На рпс. 2.32 показана температурно-временная зависимость прочности этих интей. Длительность экспериментов при температурах, указанных на графике, ие превышала 48 ч. На основе этих данных определена температурно-временная функция смещения, которая вполне удовлетворительно аппроксимируется зависимостью (рис. 2.32) [c.110]

Уравнение долговечности выражает связь между тремя параметрами Тд, -а, Т. Временная зависимость прочности выражает зависимость между Тд и а при постоянной температуре 7 = onst. Из уравнения (11.29) следует уравнение (прямая ЛВ, рис. 11.5) [c.307]

Долговечность. Известно, что временная зависимость прочности эластомеров подчиняется степенному закону (12.3), где тд — долговечность при заданных растягивающих истинных напряжениях о=сопз1 —энергия активации процесса разрушения. При заданной температуре уравнение (12.3) принимает вид степенного закона (12.2). [c.343]

Кинетическая модель. Опыт показывает, что прочность твердых тел зависит не только от температуры, но и от времени действия нагрузки. Так, образец, разорванный (при Т — onst) за короткое время, обладает повышенной прочностью по сравнению с таким же образцом, разорванным за больший промежуток времени. Зависимость прочности от времени при статической нагрузке, получившая название статической усталости материала, наблюдалась многими исследователями в стеклах, полимерах, металлах, ионных кристаллах и т. д. Влияние времени на прочность модель Гриффитса не объясняет. В модели Инглиса—Зинера временная зависимость прочности связывается с перераспределением со временем напряжения в отдельных областях напря- [c.182]

На процесс разрушения влияют такие внешние факторы, как скорость деформирования, температура, характер напряженного состояния, действие агрессивных сред и поверхностно-активных веществ. С увеличением скорости деформирования прочность тел, как правило, возрастает. Это объясняется, по-видимому, тем, что разрушению способствуют флуктуации тепловой энергии, приводящие к нарушению связей, которые препятствуют разделению образца на части. Такое нарушение связей облегчает разрушение в тем большей мере, чем длительнее дйствие нагрузки и чем меньше скорость ее приложения [29]. Установлено, что практически для всех материалов наблюдается временная зависимость прочности. [c.71]

Op, измеренного стандартным способом. Решающим в этом случае оказывается время, в течение которого полимерный образец находится под нагрузкой. Если это время достаточно велико, то разрушение в ряде случаев может произойти при напряжениях, много меньших Ор. Время от момента нагружения образца до его разрушения называется долговечностью материала. Долговечность т является важной характеристикой прочностп. Обычно при экспериментальном изучении долговечности напряжение поддерживается постоянным (а = onst). Если это условие не выполняется, то временная зависимость прочности при статической нагрузке характеризует статическую усталость. Временная зависимость прочности при динамической (чаще всего периодической) нагрузке характеризует динамическую усталость. Поведение материала в момент разрушения описывают величиной максимальной относительной деформации 8р, имеющей место при разрыве. Величина относительной деформации ер зависит от вида деформации, скорости деформации и температуры и в значительной степени от структуры и физических свойств материала. При хрупком разрушении ер составляет сотые доли процента. При разрушении полимера, находящегося в высокоэластическом состоянии, ер может достигать нескольких сотен процентов. [c.285]

Рис. 21. Временная зависимость прочности монокристаллов цинка к, 2—неамальгамированные образцы при 20 и 50 С . 3, амальгамированные при тех же температурах.

При постоянной температуре и заданном временном режиме испытания (т=сопз1) из временной зависимости прочности следует, что разрывное напряжение а обратно пропорционально у. Поэтому прочность полимера в зависимости от молекулярной массы выражается уравнением [c.150]

На рнс. 103 приведены временные зависимости прочности низко модульных вулканизатов указанных каучуков с примерно одинаковым значением высокоэластического модуля. В полулогарифмических координатах эти данные не ложатся на прямые 1в логарифмических координатах получаютс.ч прямые линии, соответ-ствуюшд. е уравнению (VI. 1)1. Порядок расположения кривых и их форма зависят от интенсивности межмолекулярного взаимодействия последовательность кривых соответствует расположению кч учуков по температурам стеклования, т. е. по содержанию полярных групп. Так, с увеличением содержания полярных нитрильных групп кривые временной зависимости прочности располагаются правее, увеличивается участок спрямления кривой и через более длительное время происходит загиб кривой вверх. [c.176]

Изложенные результаты означают, что, за исключением областей очень малых скоростей деформации и высоких температур, в которых молекулярные цепи обладают большой подвижностью, процесс разрыва определяется эффектами, связацными с вязкоупругостью. Бики рассмотрел эту проблему теоретически и получил зависимость предела прочности от скорости деформации и температуры в форме, аналогичной приведенной выше. Попытку получить временную зависимость прочности, разрывного удлинения или времени до разрушения при постоянной скорости деформации предпринимались также и в более поздних теоретических исследованиях [62, 63]. [c.346]

Рис. 104. Временная зависимость прочности нена полненной резины из СКН-40 с модулем 12кгс/си-прн различных температурах.

Усталость полимерных материалов существенно зависит от температуры. При понижении температуры вплоть до очень низких температур явление усталости исчезает. В связи с этим возникло представление о двух различных механизмах разрушения. Естественно было предположить, что при низких температурах (при Т— 0 К) разрушение происходит только под действием приложенной механической нагрузки (атермический механизм), а при более высоких оно является результатом воздействия механических напряжений и тепловых колебаний атомов и молекул (термический механизм разрушения). Систематическое исследование временной зависимостн прочности твердых тел, обусловленной влиянием тепловых флуктуаций атомов на процесс разрушения, было предпринято Журковым и его сотрудниками [2, 12— 14]. Оказалось, что временная зависимость прочности при одноосном растяжении (при условии а = сопз1) для различных полимерных материалов (как правило, ори-ентировацных) описывается с[)ормулой [c.290]

В связи с этим становится очевидным, что при достаточно ннзких температурах, при которых не проявляется временная зависимость прочности, критическая прочность Ок (или, что почти одно и то же, предел прочности) является вполне определенной и однозначной характеристикой твердого тела. В тех случаях, когда наблюдается временная зависимость прочности, понятие предел прочности становится неопределенным, если не указывать время, в течение которого образец находился в нагруженном состоянии. [c.292]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология