Поверхность разрушения

Поверхностная теория, предложенная Риттингером, исходит из того, что при измельчении работа расходуется на преодоление сил молекулярного притяжения по поверхностям разрушения материала, т. е. по вновь образующимся при измельчении поверхностям. Отсюда следует, что работа, необходимая для измельчения, пропорциональна вновь образующейся поверхности измельчаемого материала. [c.452]

Данная методика может быть использована для определения огибающей предельных кругов Мора по результатам испытания образцов с нормальной степенью консолидации. Образец подвергается действию нормального напряжения о в точке N. (см. рис. 37) непосредственно под кривой 1. Затем напряжение снижается до а" и состояние образца соответствует точке Р, не лежащей под кривой 1. Следовательно, для новой нагрузки образец имеет завышенную степень консолидации и при сдвиге изменение его состояния характеризуется линией РЯ8 (в точке Н — максимальное сдвиговое напряжение). Если испытание проводят при другой нормальной нагрузке, сдвиг происходит в точке Т. Линия СТЯ на поверхности разрушения является линией прочности, а проекция этой линии на плоскость х—о — огибающая предельных кругов Мора. [c.64]

Обычно принимают, что по поверхности разрушения напряжения равны пределу прочности материала. [c.267]

Рис. 7.8. Поверхность разрушения сухого образца ПА-66, имеющего вид полосы [10].

Несомненно, что вид поверхности разрушения является наиболее убедительным свидетельством того, что процесс разрушения достиг фазы неоднородного деформирования. Но гораздо чаще поверхность и морфологическая структура ослабленного образца позволяют выяснить, внесла ли фаза однородного деформирования материала вклад в процесс разрушения или нет. Именно по этой причине раздел по фрактографии был введен в главу, посвященную однородному деформированию и разрушению. Рис. 7.8 и 7.9 служат для иллюстрации этого положения. Представленные на этих рисунках поверхности разрушения являются более или менее произвольным результатом большого числа однородно распределенных разрывов и завершившихся процессов проскальзывания цепей и микрофибрилл. Поверхность разрушения образовалась в течение [c.263]

Рост трещины при ползучести является определяющим механизмом ослабления неориентированных термопластов при более низких значениях напряжения (см. диаграммы на рис. 1.4 и 1.5). Морфологическая структура поверхности разрушения типичной трещины при ползучести показана на рис. 1.7. Окончательное ослабление данного образца было вызвано ростом трещины сквозь всю толщину его стенки. [c.282]

Рост образовавшейся трещины происходит путем термической активации в течение периода to. при, по-виднмому, постоянных условиях. Это подтверждается наличием зеркальной зоны , часто идеально круглой или полукруглой с гладкой внутренней поверхностью разрушения (рис. 1.7, 8.35,6) в зависимости от величины напряжения зеркальная зона может занимать почти всю толщину стенки образца трубы. [c.282]

При большом увеличении зеркальной зоны можно видеть, что в молекулярном масштабе поверхности разрушения не гладкие. У аморфного ПВХ обнаруживается нерегулярная, [c.282]

Большая выносливость в области III, по существу, представляет предельное значение выносливости материала. Зависимость Мр от а очень слабая. Начало роста трещины характеризуется очень длительным инкубационным периодом. Кроме того, анализ поверхностей разрушения при усталостном ослаблении в данной области показывает, что медленный рост трещины происходит в две фазы. В первой фазе, по-видимому, не образуются трещины серебра, а вторая подобна ослаблению в области II. [c.294]

Явный максимум Ос прп -40°С уменьшение К с в интервале температур (—60) —(-f 20) "С связь Ос, tg 6 и морфологии поверхности разрушения [62] [c.349]

В предыдущем разделе было показано, что увеличение коэффициента интенсивности напряжений или С путем вынужденного расширения трещин способствует их росту с докритической скоростью (рис. 9.6 и 9.7). Так как сопротивление материала распространению трещины / растет с увеличением а, то новое равновесие между О и / может быть получено вслед за любым изменением Съ Однако если непрерывно возрастает в зависимости от /Сь то достигается точка нестабильного роста трещины. Нестабильность может характеризоваться тем, что в этой точке сопротивление материала Я а), согласно уравнению (9.13), недостаточно чувствительно к скорости, чтобы компенсировать рост Сх. Следовательно, ускорение роста трещины происходит до такого значения ее скорости, при котором следует учитывать силы инерции и конечную скорость Ve распространения упругих волн [67, 181 —182]. До тех пор вкладом в Я кинетической энергии отступающих поверхностей разрушения пренебрегают. В точке начала нестабильного роста трещины в ПММА со скоростью - 0,1 м/с вклад кинетической энергии равен 6 Дж/м . При таких скоростях этот вклад представляет незначительную часть средней плотности энергии деформации, [c.359]

Рассмотренные в разд. 9.1.3 составляющие критической удельной энергии разрушения (Зхс и данные табл. 9.1 и 9.2 позволили выяснить, что поверхность разрушения, очевидно, формируется не просто путем разрыва основных и (или) вторичных связей, расположенных поперек плоскости разрушения молекулярного масштаба. У конца трещины всегда происходит пластическое деформирование, благодаря которому образуется поверхность разрушения. Следует ожидать, что степень пластического деформирования тем меньше, чем меньше сегментальная подвижность, т. е. чем ниже температура. При температуре жидкого азота большинство полимеров напоминают стекло и разрушаются как хрупкий материал. При рассмотрении поверхностей разрушения, сфотографированных без увеличения (рис. 9.16), видна макроскопическая шероховатость, но поверхности кажутся локально гладкими, хотя и не блестящими. Это свидетельствует о том, что на поверхностях имеются структурные неоднородности, размеры которых больше длины световой волны. Это относится к ПЭ, ПП, ПВХ, ПС, а также ПММА, поверхность которого, однако, оказывается очень гладкой. [c.390]

Особенности макро.скопической картины поверхности разрушения, показанной на рис. 9.16, могут быть обусловлены распространением трещины, вызывающей расщепление материала, с высокой скоростью перпендикулярно направлению действия локального растягивающего напряжения. Поле локальных напряжений испытывает сильное влияние упругих волн, возбуждаемых на более ранних стадиях развития трещины, и процесса возникновения вторичных трещин. Поверхность разрушения получена путем изгиба надрезанного образца ПЭ при температуре жидкого азота [130]. Поверхность локально гладкая, но в то же время содержит ступеньки и складки. Пересечение волновых фронтов и плоскостей трещин под различными (например, прямыми) углами вызывает образование любопытных кар- [c.390]

Предыдущие рассмотрения применимы к однородным изотропным материалам, т. е. к аморфным [61, 198, 200] и частично кристаллическим полимерам со слабо развитой микроструктурой [130]. В этих материалах направленность разрушения более или менее определяется полем локальных напряжений. Во всяком случае, судя по морфологии поверхности разрушения, ничего нельзя сказать о ее микроструктуре. Это не исключает существования определенной глобулярной микроструктуры (гл. 2, разд. 2.1.3), которую можно выявить путем ионного травления [132, 208]. Однако для полимеров с явно выраженной микроструктурой, обусловленной присутствием кристаллитов с вытянутыми цепями и сферолитов, отчетливо выявляются особенности поверхности разрушения. В таких полимерах сопротивление материала распространению трещины сильно зависит от ориентации плоскости разрушения относительно элемента структуры. [c.393]

Медленный рост трещины при растяжении компактных образцов, обладающих морфологической структурой второго типа, схематически проиллюстрирован на рис. 9.23, а. Здесь показан преимущественный рост трещин серебра впереди обычных трещин вдоль поверхностей раздела крупных сферолитов (рис. 9.23, б), внутри более крупных сферолитов (рис. 9.23, в) и на границах небольших сферолитов (рис. 9.23, г). Поведение обычной трещины в зоне ее быстрого роста иллюстрируется на рис. 9.24. На микрофотографии поверхности разрушения, полученной на сканирующем электронном микроскопе, выявляются отклонения пути разрушения от прямой, обусловленные неоднородностями структуры (рис. 9.24, а). Точки 1—3 соответствуют путям разрушений, показанных на рис. 9.24, а—в. Эти пути соответствуют границе сферолита 1 или рассекают соответственно сегмент 2 или ядро 3. [c.395]

Разновидностью коррозионной эрозии является так называемая ударная коррозия. Она возникает при ударах турбу-лентпо1 ( аэрированной струи жидкости о металлическую поверхность. Разрушение носит в основном механический характер. От удара струи наблюдается удаление защитной пленки и от-дельшле участки поверхности металла становятся прн этом ано,аами по отношению к остальной поверхности. [c.81]

По методу Дженике после определения числа возвратных консолидационных смещений нагрузочного диска, необходимых для достижения заданной зависимости между напряжением и деформацией при разрушении, новый образец испытывают таким образом, чтобы его состояние соответствовало точке N на рис. 38. В образце создается сдвиговое напряжение, равное 95% от необходимого для его разрушения. Если исходное состояние образца соответствует точке N, эта нагрузка не должна вызывать в нем изменения порозности, и возрастание напряжения будет характеризоваться линией N до момента вблизи точки С, но ниже поверхности разрушения. После удаления нагрузки образец принимает исходное состояние (точка N). Если исходное состояние образца соответствует точке слева от точки А/ (например, точке С), усилие сдвига, составляющее 95% от максимального напряжения, приводит к изменению состояния, соответствующему положению вблизи точки М, ниже поверхности разрушения. После удаления нагрузки состояние образца характеризуется положением ближе к точке М, чем к исходной точке О. Если порозность исходного образца значительно меньше критического значения, то прекращение консолидационных смещений нагрузочного диска в момент, соответствующий точке N, и последующее нагружение до 95% [c.63]

Точный контроль за темпёратурой асфальта способствует более экономичной укладке его. При предварительной тепловой обработке материалов значительно облегчается использование битумных технологических смесей (горячих смесей), которые широко применяют в современном дорожном строительстве. Дорожные танки для хранения асфальта очень часто оборудуют работающими на СНГ газогорелочными устройствами для подогрева битумов перед загрузкой асфальтной массы в смеситель или перед укладкой ее на дорогу. Отметим, что смесители нередко оснащают горелками, работающими на СНГ, позволяющими доводить температуру асфальта до требуемой конечной температуры укладки. Портативные инфракрасные нагреватели, которые обычно снабжают козырьками-отражателями, направляющими пламя вниз, можно применять для подогрева участков дорожного полотна непосредственно перед их трамбованием катками, т.е. перед операцией, иногда называемой разглаживанием дороги , которая особо важна при ремонтах дорожного полотна. Методом, противоположным плавлению и латанию разрушенного участка дорожного полотна дороги, является вырубка такого участка пневмодолотами и укладка на нем свежего горячего асфальта. Еще более экономичным является метод, при котором поверхность разрушенного участка дороги нагревается портативными инфракрасными нагревателями, размягчается и заплавляется значительно меньшим количеством свежей битумно-асфальтовой массы. Этот связующий метод ремонта не только дешевле, но часто и надежнее метода вырубки участка дороги и заполнения ее новой смесью. [c.299]

Рис. 1.8. Деталь поверхности разрушения (верхняя часть рпс. 1.7) вблизи центра зеркальной зоны (точка начала роста трещины ссребра) [14].

Образование макрорадикалов при механическом разрушении полимеров впервые было обнаружено в 1959 г. [4—6]. С тех пор натуральные и синтетические органические материалы достаточно систематически исследовались в отношении образования свободных механорадикалов (см., например, монографию Рэнби и Рабека [2] и обзорные статьи Бутягина и др. [7], Кауша [8], Сома и др. [64]). Вследствие ограниченной чувствительности ЭПР-спектрометров первые эксперименты были выполнены на измельченных полимерах, которые имеют высокое значение отношения поверхности разрушения к объему и, следовательно, сравнительно большой сигнал ЭПР. [c.164]

Третий вариант объяснения данных, полученных при ступенчатых деформационных испытаниях, предложили Крист и Петерлин [9]. Они предположили для любого из упомянутых выше экспериментов существование неравномерного распределения деформаций вследствие различия длин нескольких тысяч одновременно напряженных волокон. Эффект неравных длин волокон, несомненно, расширяет имеющиеся распределения относительных длин цепей. Но преждевременные разрушения отдельных волокон и образование поверхностей их разрушения нельзя объяснить числом образовавшихся свободных радикалов. Чтобы в дальнейшем выяснить этот вопрос, Хассель и Деври исследовали свободные радикалы, образованные при деформировании ленты материала найлон-66 с высокоориентированными волокнами [10]. Они получили аналогичные гистограммы, которые оказались даже более широкими по сравнению с пучками волокна найлона-66. На микрофотографии поверхности разрушения ленточного материала, полученной с помощью сканирующего электронного микроскопа, показано, что в ленте, как и в нити, дефекты образуются по всему объему напряженного образца (рис. 7.8 и 7.9). Полученная поверхность разрушения проходит вдоль направления наименьшего сопротивления через ранее образовавшиеся дефектные зоны. Лишь при приближении к значению разрушающей деформации становится заметным различие между деформированием одиночного волокна и пучка волокон. Статистическое объяснение данного факта приведено в гл. 3. [c.196]

ПА-6 в спектр кислотных радикалов Бекман и Деври установили, что 50 % всех повреждений происходят в слое толщиной менее 0,6 мкм от поверхности. Оставшиеся 50 % цепных радикалов получены на глубине до 3 мкм от поверхности. С учетом морфологии деградирующих полимеров, механики процесса измельчения и подвижности первичных свободных радикалов можно представить пространственное распределение вторичных радикалов. В данном случае с точки зрения прочности кристалла, по-видимому, маловероятно вытягивание и разрыв отдельных цепей ПА. Как уже рассматривалось в гл. 5, цепь ПА-6, уложенная в кристаллите более чем на 1,7 нм своей длины, будет скорее разрываться, чем вытягиваться из кристаллита. Вытягивание из поверхности разрушения целых микрофибрилл будет происходить с весьма большой вероятностью и сопровождаться разрушением межфибриллярных проходных цепей с образованием повреждений в поверхностном слое на глубине до 1 мкм. Это особенно важно для сильной пластической деформации материала перед растущей поверхностью разрушения. Перемещение свободных радикалов, конечно, вносит свой вклад в углубление слоя со следами повреждения. Тем не менее глубины поврежденного слоя, полученные в подобных экспериментах, действительно совпадают с нижними пределами размеров частиц, получаемых при механическом повреждении материала. Это свидетельствует о том, что повреждения могут вызываться механически вплоть до указанных выше глубин. [c.209]

Несколько иная двухфазная система с сильными связями на границах фаз получена на основе трехблочных сополимеров типа бутадиен-стирольного сополимера. Как показано в гл. 2, молекула такого сополимера состоит из твердых концевых блоков (стирол), соединенных центральными эластомернымп блоками (бутадиен). Блоки стирола накапливаются и образуют небольшие домены, которые выполняют роль сшивок, вызывая резиноподобную эластичность блочного сополимера ири температурах окружающей среды и обусловливают пластическую деформацию ири высоких температурах. Для выяснения механизма разрушения таких систем было бы полезно определить, в какой из фаз чаще всего происходит разрыв молекулярной цепи. Прямые пути решения данной задачи заключались бы в разрушении материала и анализе сверхтонкой структуры образующихся в результате спектров ЭПР. Однако в интервале температур от температуры жидкого азота до комнатной температуры деформирование растяжением не вызывает накопления свободных радикалов в количестве, достаточном для их обнаружения. Вследствие этого Деври, Ройланс и Уильямс [36] использовали менее убедительный, но более доступный метод сравнения спектра бутаднен-стирольных блочных сополимеров (5В5) с отдельными спектрами стирола и бутадиена. Эти исследования были выполнены при температуре жидкого азота путем измельчения материала с целью увеличения поверхности разрушения. При низкой температуре радикалы становились более стабильными и, по-видимому, замораживались на стадии первичных радикалов. Сравнение спектров трех материалов показало, что спектр 5В5 содержал все линии радикала бутадиена, но не содержал линий радикала стирола. Поэтому радикал системы 5В5 был отнесен к фазе бутадиена. К сожалению, в данных исследованиях не удалось выяснить, был ли радикал, полученный при измельчении в условиях низких температур, тем же самым, что и образовавшийся в нормальных условиях при комнатной температуре, и являлся ли обнаруженный радикал первичным или вторичным. [c.219]

Хендус и Пензел [83] исследовали морфологию разрушения одиночного волокна ПА-6. Обычно закрученные и вытянутые одиночные волокна были затем испытаны на растяжение при различных скоростях деформации. Характерные поверхности разрушения воспроизведены на рис. 8.20 и 8.21 [84]. При малых скоростях деформации (е = 0,033 С ) часто получаются у-образные надрывы (рис. 8.20). Подобные надрывы образуются благодаря трещине, которая начинается в виде дефекта или неоднородности материала, расположенной на поверхности волокна или вблизи нее. В то время как трещина медленно растет, незатронутое ею поперечное сечение волокна продолжает пластично деформироваться. В момент, определяемый размерами трещины и незатронутого поперечного сечения волокна и свойствами самого материала, происходит быстрое распространение трещины поперек волокна. Экспериментально определенная прочность одиночного волокна тем выше, чем меньше у-образный надрыв [83]. Волокна с наивысшей прочностью содержали едва видимые небольшие пустоты. [c.264]

Этот тип разрушения быстро распространяется поперек волокна, он характеризуется шероховатой структурбй поверхности и отсутствием признаков распространения.трещин по-видимому, вся структура готова к ослаблению в. одно и то же время, а разломы очень похожи по виду н поверхность разрушения волокнистых композиционных материалов, рассматриваемую при небольшом увеличении (рис. 7.8 и 7.9). [c.267]

Характерное поведение хрупких полимеров при ударе удобно представить на примере полистирола. Рамштайнер [105] совсем недавно провел калиброванное испытание на удар на стандартных брусках полистирола. Обследование разрушенных образцов показало, что образцы ослаблены вследствие быстрого распространения трещины, образующейся в зоне растяжения с более или менее значительными трещинами серебра. Длина самой большой трещины серебра обычно совпадает с длиной зеркальной зоны поверхности разрушения. Кривые сила—отклонение, полученные путем такого калиброванного испытания на удар, выявляют слабонелинейный рост нагрузки в течение 1 мс, за которым следует резкое падение до нуля менее чем за 50 мкс (рис. 8.24). [c.271]

Рис. 8.25. Поверхность разрушения стандартного образца ПЭВП с надрезом, разрушенного под действием ударной нагрузки при [106].

Рис. 8.35. Поверхность разрушения трещин при ползучести в трубах из ПЭНП

В связи с изучением зависимости энергии поверхности разрушения от скорости нагружения следует напомнить о первых широких применениях испытания на раздир (метод III) (например, [5, 23—28]). При таком виде разрушения материал в области вершины трещины испытывает сложное в значительной степени пластическое деформирование. Не вдаваясь в подробности, МОЖНО отметить, что скорость влияет на степень пластического деформирования (а следовательно, и на поверхность разрушения или энергию раздира) [23—29]. Это влияние связано с максимумами р- и v-релаксацни [5, 23—26]. Как правило, энергии раздира термопластов и каучуков довольно велики, например, для ПС энергия раздира 1 кДж/м , для ПЭ 20—200 кДж/м2, а для различных сополимеров бутадиена 0,1—500 кДж/м [24—26]. Относительно эластомеров Томас [27], а также Ахагон и Джент [28] сообщают, что после введения поправки, учитывающей изменение эффективной площади разрушения, для различных условий эксперимента можно получить общее пороговое значение энергии разрушения То, равное 40—80 Дж/м . Показано, что данная энергия не зависит от температуры и степени набухания в различных жидкостях. Пороговая энергия незначительно убывала с увеличением степени сшивки (образцов полибутадиена). В агрессивной среде (кислород, озон) То существенно уменьшается. [c.357]

Факт разрыва цепи при разрушении трещины серебра был выявлен на основе предыдущих данных термических, механических и акустических исследований. Его прямое обнаружение методом ЭПР затруднено из-за ограниченного числа трещин серебра, которые одновременно могут достигать условий разрыва. Число разрывов цепе обычно соответствует их числу на одиночной поверхности разрушения. Неизвестно никаких количественных данных относительно возникновения свободных радикалов при образовании трещин серебра. Деври и др. [189] обнаружили очень слабый сигнал ЭПР в нарезанном волокне ПММА, содержащего трещины серебра. Нильсен и др. [190] не обнаружили свободных радикалов в полностью испещренных трещинами серебра, но неразрушенных образцах ПС и сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола. [c.384]

Фрактография, т. е. исследование морфологии поверхности разрушения, является очевидным способом выявления природы треш,ины и типа ее распространения. В настояпдей монографии в соответствующих разделах уже анализировались поверхности разрушения волокна (разд. 8.1.7) и других видов образцов. В данном разделе необходимо дать некоторые пояснения, особенно по поводу влияния длины цепи и межмолекулярного притяжения на морфологию поверхности разрушения. [c.390]

Рис. 9.16. Центральная часть поверхности разрушения образца ПЭВП с надрезом, разрушенного путем изгиба при температуре жидкого азота [130].

На рис. 9.19—9.21 воспроизводятся электронные микрофотографии реплик поверхностей разрушения ПА-6, полученного кристаллизацией под давлением [202]. На микрофотографиях видны стопы ламелл толщиной до 700 нм. На основании обширных исследований методами инфракрасной спектроскопии, широкоуглового рассеяния рентгеновских лучей и методами электронной микроскопии авторы данной работы пришли к выводу, что ламеллы состоят из вытянутых цепей. Согласно их предположению (рис. 9.22), трещина преимущественно может распространяться либо вдоль плоскостей (010) (в которых располагаются концы цепей, а также примеси, отторгнутые фронтом роста), либо вдоль плоскостей (002) —в слоях водородных связей ламелл. В обоих процессах не происходит разрыва связей основной цепи или водородных связей. [c.393]

Рис. 9.19. Электронная микрофотография реплики поверхности разрушения ПА-6 после кристаллизации при температуре 295 С в течение 48 ч под давлением 650 МПа. Стрелка показывает направление роста сферолита [202]. (С разрешения IP Business Press Ltd. . )

Рис. 9,20. Электронно-микроскопиче-ский снимок в проходящем пучке реплики другой части поверхности разрушения образца по сравнению с показанной на рис. 9.19 [202]. (С разрешения IP Business Press Ltd. . )

Обширные морфологические исследования поверхностей разрушения иолииропилена выполнили Менгес и др. [121, 136] и совсем недавно Фридрих [183]. Исследуя образцы полипропилена с различной молекулярной массой, термообработанные ири различных условиях, Фридрих [183] выявил различную микроструктуру материала [c.395]

В первой части данного раздела были рассмотрены частично кристаллические полимеры (ПЭВП, ПП, ПА). Не меньшее внимание в литературе уделяется морфологии поверхности разрушения стеклообразных полимеров. Во многих исследованиях трещин серебра для объяснения их роста и разрушения материала [76—177] используется фрактография. Фрактографиче-скне исследования процессов разрушения ПС описаны в работах [106, 115, 132, 150, 155, 169, 9, 194, 199], ПММА —в работах [61, 66, 197, 200], ПВХ —в работах [198, 208] и ПК — в работе [196]. [c.397]

Длительная прочность полимеров (1978) -- [ c.233 , c.239 ]

Структура и прочность полимеров Издание третье (1978) -- [ c.19 , c.137 ]

Механические свойства твёрдых полимеров (1975) -- [ c.308 , c.334 , c.336 ]

Деформация полимеров (1973) -- [ c.431 , c.433 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология