Полимеры, разрушение хрупкое

Во время гидравлических испытаний сферического сварного бака для хранения жидких полимеров произошло хрупкое разрушение в нижней части бака. Трещина прошла путь длиной 4,72 м. Диаметр бака 10,64 м, толщина стенки 18 мм. Разрушение произошло при давлении 1,25 МПа (напряжение 19,95 107 н/м ) при температуре воздуха 25°С и температуре испытательной воды 20°С. Анализ излома показал место начала разрушения между двумя соприкасающимися сварными швами. В этом [c.235]

N2, Аг, Оз и СО2 обычно вызывают образование трещин серебра при вынужденной эластичности, тогда как в атмосфере гелия и в вакууме полимеры подвергаются хрупкому разрушению без образования таких трещин [c.389]

На рис. 10.5 кривая / типична для хрупкого полимера. Полимер становится хрупким тогда, когда время до разрушения много меньше, чем время релаксации, и поэто- [c.153]

Количественной характеристикой способности полимера к хрупкому разрушению является ударная вязкость. Она определяется как отношение работы разрушения поли.мера падающим грузом к площади поперечного сечения образца. Работа разрушения определяется площадью под кривой напряжение — деформация (см. рис. 9.10) и зависит, следовательно, как от прочности полимера, так и от величины деформации прн разрушении. [c.155]

ХРУПКОСТИ ТЕМПЕРАТУРА полимеров, т-ра, ниже к-рой полимер становится хрупким, т. е. разрушается при очень малых деформациях. X. т. зависит от режима испытаний и возрастает при увеличении длительности мех. воздействия. Х.т. можно определять графически по температурным зависимостям величин разрушающей деформации, разрушающего напряжения и длительности нафужения до разрушения. На практике в качестве X. т. обычно используют значение, найденное по первой зависимости. [c.324]

Термомеханическая кривая каучуков и схема перехода полимера от хрупкого к вынужденно-эластическому разрушению, [c.198]

Существование температурной и скоростной зависимостей критических значений параметров часто затрудняет установление фундаментальных закономерностей рассматриваемого явления. Как будто бы очевидно, что некоторые полимеры при растяжении образуют шейку и способны к развитию больших деформаций, в то время как другие полимеры разрушаются хрупко без заметных деформаций, а каучуки растягиваются однородно вплоть до разрушения, давая огромные деформации. Однако важно поднять, что все эти тины механического поведения в принципе можно реализовать нри исследовании одного и того же полимера, а конкретные проявления его свойств зависят от выбора условий испытаний. [c.248]

Предполагая, что при воздействии среды трещина разрушения развивается из краевой и полимер разрушается хрупко, получают выражение для эффективной энергии у. [c.161]

Уравнение (4.37) описывает атермическую временную зависимость прочности идеального хрупкого материала. Зависимость т от а очень слабая при сг< сгк долговечность равна бесконечности, при а—>ioo она стремится к значению Тоо== = 4,3-10 с, а при 0=0,( она равна 0,5 лт . Как видно, долговечность уже при 0 = 0к чрезвычайно мала, а затем при увеличении 0 еще немного уменьшается. Таким образом, при атермическом механизме разрушения хрупкого материала существенной временной зависимости прочности нет. Следовательно, наблюдаемая сильно выраженная временная зависимость хрупкой прочности полимеров объясняется другим механизмом разрущения. [c.97]

Для полимеров в хрупком состоянии, моделируемых упругим твердым телом, механика разрушения предсказывает отсутствие временной зависимости прочности при напряжениях, меньших 0к, очень слабую временную зависимость выше 0к, обусловленную влиянием динамических инерциальных эффектов. [c.97]

То же относится и к данным по температуре хрупкости, т. е. по температуре, при которой образец полимера претерпевает хрупкое разрушение при практически мгновенной заданной деформации (заметим, что температурой хрупкости считается также температура хрупкого разрушения даже при очень малых скоростях воздействия). [c.218]

Несовпадение теоретических и экспериментальных значений для полиметилметакрилата связано, вероятно, с тем, что при расчете не учитывались проявление вынужденно-эластической и высокоэластической деформации, редакционный характер деформации полимеров и некоторых других материалов. Таким образом, основным недостатком теории Гриффита является то, что она рассматривает лишь один тип деформации — упругую деформацию — и не учитывает весь комплекс механических потерь при деформации, а также временной характер этого процесса. Несмотря на это, она имела и имеет большое значение для рассмотрения механизма разрушения хрупких тел. [c.214]

Под действием внешних нагрузок происходит разрушение тела в результате разрыва связей между элементарными частицами (атомами, молекулами, ионами), образующими его, и распад на части. Для полимеров характерны два вида разрушения хрупкое и пластическое. [c.210]

Таким образом, растрескивание при одновременном действии напряжения и поверхностно-активных веществ является поверхностным, чисто физическим процессом, развивающимся при наличии сложного напряженного состояния и внешнего активного агента, который не оказывает заметного воздействия на ненапряженный полимер. Разрушение, являющееся результатом растрескивания, судя по внешнему виду, носит макроскопически хрупкий характер. Данное явление по одной или по нескольким из перечисленных осо- [c.335]

Таким образом, если бы было возможно достичь максимальных теоретических значений прочности, то для разрушения хрупкого полимера необходимо было бы затратить немалую энергию. Невозможность достичь таких значений на практике накладывает жесткие ограничения на возможность использования полимеров в качестве конструкционных материалов. Тем не менее, варьируя соотношение поглощаемой и рассеиваемой энергии за счет изменения пластичности, часто удается добиться высокой жесткости, не уменьшая при этом модуль или прочность. Иногда важно, чтобы полимер имел требуемое значение какого-либо одного показателя, например модуля, но чаще при выборе полимерного материала для конкретных целей приходится искать компромиссные решения. В любом случае, важность такого показателя, как энергия (или напряжение), необходимая для разрушения полимера при данном режиме нагружения и заданных внешних условиях, очевидна. [c.44]

Суммарная энергия, необходимая для разрушения хрупкого пластика, такого как полистирол, при испытаниях на разрыв в неударном режиме нагружения также сушественно возрастает при комбинировании полимеров [26, 84, 141, 142, 148, 149, 440, 664]. При изучении деформационно-прочностных свойств обнаруживается, что, как показано на рис. 3.18, содержащий каучук материал не только течет, но вплоть до полного разрушения способен и к высоким обратимым деформациям. Площадь под кривой, очевидно, является мерой энергии, необходимой для разрушения материала, и позволяет связать способность к холодной вытяжке с прочностью полимерных смесей [84]. Хотя прочность смеси полимеров ниже прочности сополимера, работа, необходимая для разрыва образца смеси, значительно больше. Об аналогичном возрастании прочности свидетельствуют также полученные для таких материалов значения кажущейся энергии разрыва у согласно данным [128], при включении в полиметилметакрилат фазы каучука V возрастает в 100 раз. (Связь между текучестью и ударными свойствами см. в разд. З.2.2.1.) [c.93]

Таким образом, на механизм разрушения полимеров существенное влияние может оказывать характер надмолекулярной структуры, что особенно важно учитывать при моделировании процесса разрушения и попытках его феноменологического описания. Этот вывод подтверждается наблюдаемым характером разрушения пленок полипропилена со сферолитной структурой, изменяющимся с температурой Повышая температуру, можно наблюдать самый разнообразный характер разрушения хрупкое разрушение сферолитов (20° С) развитие шейки без деформации центральных частей сферолитов (50—70° С) разрушение, которому предшествуют большие деформации в результате распада сферолитов на отдельные фибриллы (120° С), и, наконец, разрушение при малых деформациях из-за оплавления по границам сферолитов (140° С). [c.153]

Несмотря на то, что эти выводы были сделаны при рассмотрении разрушения упруго-хрупких тел, их в общем виде можно перенести и на рассматриваемый процесс деформации полимера. Действительно, топологически оба процесса, и разрушение хрупкого тела, и деформация полимера в адсорбционно-активной среде, имеют много общего, и для их облегчения необходима своевременная доставка жидкой среды к местам разрыва и перестроек межмолекулярных связей. Этот механизм уменьщения эффективности действия жидкой среды подтверждают и результаты приведенных выше работ [201, 214]. [c.125]

В книге изложены результаты исследований прочностных характеристик покрытий из линейных и трехмерных полимеров в широком диапазоне температур, охватывающем различные типы разрушений хрупкое, вынужденноэластическое, высокоэластическое и пластическое. [c.5]

При-низких температурах, когда полимер испытывает хрупкое разрушение, температурно-временная зависимость прочности описывается уравнением Журкова. Энергия активации с уменьшением разрушающих напряжений увеличивается в соответствии с флуктуационной теорией прочности твердых тел и при а = О равняется энергии связей, ответственных за разрушение полимера. Относительные удлинения при разрыве от разрушающих напряжений не зависят, [c.99]

В книге изложены теоретические основы механики разрушения хрупких пластичных и вязкоупругих полимеров. Рассмотрена молекулярная структура полимеров и ее связь с физико-механическими свойствами. Описано поведение полимерных материалов при различных видах нагрузки (растяжение, сжатие, удар). Приведены критерии и методы количественной оценки их долговечности и надежности. [c.256]

Предложено несколько различных механизмов поглощения энергии за счет микромеханических процессов, протекающих при разрушении композиций, наполненных дисперсными частицами, для объяснения влияния наполнения на поверхностную энергию разрушения хрупких полимеров. Очевидно, что комбинация этих процессов определяет энергию разрушения любой заданной композиции, причем одни процессы более важны в одном случае, другие— в другом. В общем случае можно выделить следующие эффекты, обусловливающие повышение энергии разрушения хрупких полимеров при введении дисперсных частиц [c.73]

Точка уср, лежащая ниже точки с является температурой хрупкости. При температуре ниже хр полимер становится хрупким, т.е. разрушается при очет малой величине дефрршции. Разрушение происходит в результате раэрыва, химических связей в мвкромолеку-лв. [c.24]

Переход от роста трещины с докритической скоростью к быстрому ее росту особенно явно выражен в ПММА, но более или менее явно обнаруживается во всех полимерах, подверженных хрупкому разрушению. Соответствующие критические величины Ki и Gj характеризуют процесс разрушения материала. В табл. 9.1 дан (неполный) перечень измеренных критических значений (Gi и / ie) и удельных энергий разрушения, относящихся к частным условиям проведения экспериментов (<3с, Gd, Giii). Здесь же указаны основные экспериментальные параметры и интервалы их изменения. [c.360]

Углепластики обладают довольно высокой электропроводностью, что позволяет применять их как антистатические и элеклрообогревающие мате-риальг С увеличением содержания УВ в ПКМ до определенной объемной доли (40 - 70%)) в зависимости от типа полимеров и УВ, текстильной формы УВ наблюдается повышение прочности и модуля упругости. Затем эти показатели начинают ухудшаться вследствие недостаточного количества полимера, необходимого для получения монолитного композита и разрушения хрупких УВ на стадии формирования при высокой степени уплотнения. Максимальное содержание У В в ПКМ ограничивается также плохой смачиваемостью УВ связующим. [c.85]

Полисульфиды находят применение в качестве синтетических каучукоподсбных материалов, известных под названием т и о к о-лов. Они имегот более высокий удельный вес (1,6 г/см ) по сравнению с полиуглеводородами. Из распространенных растворителей только сероуглерод вызывает некоторое набухание тиоколов. Слабые кислоты и окислительные среды не вызывают заметного разрушения этих полимеров. Деструкция их наблюдается в ще- точных растворах и концентрированных кислотах. При температуре выше 80° тиоколы иостепеино разрушаются, при охлаждении до 15° они утрачивают эластичность ниже этой температуры полимер становится хрупким. Тиоколовые каучуки вулканизуются при помощи окисей металлов. Пленки тиокола после вулканизации приобретают высокую газонепроницаемость, несколько превышающую газонепроницаемость вулканизатов натурального каучука, или полибутадиена. [c.462]

Дж/моль, а площадь, приходящаяся на одну связь,—0,2 нм . Тогда на 1 см вновь образованной поверхности затрачено энергии на разрыв химических связей суммарно около 1,5-10 Дж. Это примерно в 100 раз меньше экспериментально найденного значения для полиметилметакрилата (5-10 Дж). Р азличие объясняется тем, что даже при разрушении хрупких полимеров относительно велика доля энергии, затрачиваемой на перемещение структурных элементов, т. е. на деформирование полимера растущей трещиной в процессе разрушения. [c.197]

В большинстве случаев проводится аналогия между этими процессами и разрушением хрупких низкамолекулярных тел, в Ч(аст-ности кристаллов и стекол, закономерности деформации разрушения и природа прочности которых исследованы более полно. Однако такой подход к рассмотрению природы прочности, а тем более процессов утомления жестких полимеров может быть оправдан только частич1Но, как первый этап изучения этого весьма важного вопроса. [c.304]

Закономерности и механизм разрушения хрупких твердых -тел1 8 и твердых полимеров имеют сходные черты, особенно при низких температурах. Статистическая теория прочности, разработанная для хрупких тел, применима ко всем материалам. В связи с этим в данной главе кратко рассматриваются природа и основные закономерности прочности твердых тел, и в частности твердых полимеров. [c.9]

Итак, быстрый разрыв происходит без образования надрывов, в результате прорастания треш,ин разрушения, медленный—путем образования и прорастания надрывов . В первом случае поверхность разрыва гладкая, во втором—шероховатая. На первой стадии разрушения растут дефекты в виде надрывов, дающие шероховатую зону поверхности разрушения, на второй— дефекты в виде трещин, дающие гладкую зону. В соответствии с этим разрушение резин происходит вследствие роста дефектов двух видов надрывов и трещин . Механизм разрушения ири прорастании трещин в резине аналогичен таковому ири разрушении хрупких тел (непосредственный разрыв связей), чем и оправдывается термин трещина для высокоэластичного материала. Образование сильноориентированных тяжей на первой стадии разрушения связано с преодолением межмолекулярных связей. Поэтому молекулярный механизм медленного разрыва высокоэластичных полимеров состоит из элементарных актов, включающих преодоление межмолекулярного взаимодействия при образовании тяжей и разрыв химических связей. [c.111]

Разрушение хрупких полимеров (полиметилметакрилат, полистирол, высо коориентированный поликапро-амид) сопровождается обр.азованием зеркальной и шероховатой зон на поверхности разрыва [112]. Фракто-графические исследования показали, что основная часть долговечности образца, испытываемого при ст=сопз1, связана с образованием зеркальной зоны [113]. Ее характеристический (линейный) размер (радиус р) пропорционален логарифму долговечности. С ростом температуры р увеличивается (рис. 5.12), уменьшаясь по мере роста напряжений. В выражение для скорости распространения магистральной трещины [190] входят параметры формулы Журкова То и С/о- [c.140]

Остальные пять глав содержат теорию и экспериментальные данные для полимеров и полимерных материалов с микротрещинами, уже имеющимися или возникающими при нагружении. Проблема микротрещин и трещин важна по двум причинам 1) реальный процесс разрыва в подавляющем числе случаев идет путем роста микротрещин и трещин 2) реальные полимеры и полимерные конструкционные материалы имеют, как правило, различного рода дефекты структуры, в том числе и микротрещины. Поэтому естественно, что прежде всего (гл. 4) рассмотрены механика и термодинамика разрушения твердых тел с трещинами и соответственно изложены два подхода к поочно-сти механический и термодинамический. Дальше, в гл. 5, рассматриваются кинетический подход и экспериментальные данные физики прочности полимеров, существенный вклад в которую внесли научные школы акад. С. Н. Журкова и проф. В. А. Степанова. В гл. б описана теория разрушения полимеров в хрупком и квазихрупком состояниях, предложенная автором монографии и объединяющая три подхода к прочности кинетический, термодинамический и механический. [c.8]

Итак, в гл. 4 рассмотрены принципы и методы линейной и нелинейной механики разрушения твердых тел и полимеров в хрупком, квазихрупком и нехрупком (вязкоупругом) состояниях. Эти три прочностных состояния у аморфных полимеров реализуются ниже температуры стеклования Тс, а у кристаллических— ниже температуры плавления Т и разделяются температурой хрупкости Тхр и температурой квазихрупкости В каждом прочностном состоянии трещины имеют свою специфику, -которая отражена в названиях трех типов трещин хрупкая, квазихрупкая и трещина серебра , или крейз. [c.104]

Таким образом, можно считать, что а,(, как и сто, практически от температуры не зависит, если к- и (i с температурой заметно пе изменяются. Но при переходе полимера из хрупкого в ква-зихрушсое состояние СТк увеличивается вследствие изменения коэффициента концентрации напряжений. Как и безопасное напряжение, Ок существенно зависит от дефектности полимера, уменьшаясь при увеличении длины трещины разрушения о. [c.174]

ASTM D1790 [ 17а] и D746 [ 18] являются методами испытаний для рутинного определения характерной температуры охрупчивания , при которой полимеры проявляют хрупкое разрушение при заданных ударных условиях. Первый метод предназначен для тонкой (0,25 мм или менее) полимерной пленки, а второй — для реальных условий нагружения. Таким образом, имеются способы предсказать поведение материала при низких температурах, что важно для полимерных пленок, используемых в различных температурных условиях. Испытание проводится в примерно одинаковых условиях деформации, а температура охрупчивания оценивается статистически как температура, при которой 50% образцов разрушается. [c.316]

Исследования поверхностей разрушения при оценке црочности металлополимерных соединений методом равномерного отрыва позволило установить, что, при больших скоростях распространения трещины может наблюдаться переход граничного разрушения в когезионный по объему полимера. Внешний вид поверхности р зрушения в этой зоне соответствует виду поверхности при хрупком разрушении полимеров. По-видимому, переход осуществляется при достижении в результате механического стеклования хрупкого состояния полимера, когда возможен процесс ветвления трещины и дробления полимера. Факторы, способствующие переходу полимера в хрупкое состояние (снижение температуры, уменьшение концентрации пластификатора и т.д.), способствуют появлению и увеличению в размерах зоны с такого рода когезионным характером разрушения. Это дает основание предполагать, что визуально наблюдаемый адгезионный характер разрушения реализуется в области высокоэластичности полимера, в том числе вынужденной, ограниченной с одной стороны областью структурножидкого, а с другой — хрупкого состояния полимера, т. е. в узкой области температур испытаний, скоростей разрушения, концентраций пластификатора и т. д. [c.32]

Как будет показано дальше, разрыву стеклообразных и кристаллических полимеров также предшествуют большие деформации. Без предварительной деформации полимерные материалы разрушаются только при очень низких температурах, при этом происходит разрыв химических связей между звеньями в главной цепи полимера (хрупкое разрушение). Вследствие большой энергии химических связей прочность полимеров при хрупком разрушении (хрупкая прочность) очень высока (600—300 кгс1см ) и значительно превышает прочность соответствующих низкомолекулярных веществ. [c.226]

Таким образом, временная зависимость прочности полимеров в хрупком и высокоэластическ ом состояниях исследована достаточно подробно. Данный же о длительной прочности полимеров при вынужденноэластическом разрыве и в. высокоэластическом состоянии с большими периодами релаксации практически отсутствуют. Изучению относительных удлинений при разрыве полимеров при исследовании их длительной прочности уделялось значительно меньшее внимание, чем временной зависимости прочности. Отчетливая связь между относительными удлинениями при разрыве и напряжениями установлена только при хрупком разрушении. Для остальных видов разрушения полимеров аналогичные зависимости не установлены. [c.82]

Применение ЛУМР чрезвычайно эффективно при прогнозировании поведения при разрушении хрупких материалов, но оно менее эффективно в случае пластичных или вязкоупругих материалов, в том числе большинства полимеров. Для решения этой проблемы предложено несколько подходов, в частности широко распространено применение нелинейно-упругого интеграла по линии, так называемого интеграла / или интеграла Райса [6], близкого но смыслу к G . Недавно Эндрюс [7] предложил для полимеров более общий подход, основанный на теории Гриффита. [c.55]

Возрастание поверхностной энергии разрушения обычно наблюдается только при введении дисперсных наполнителей в очень хрупкие полимеры. Во всех описанных выше исследованиях поверхностная энергия разрушения ненаполненных отвержденных имели колебание от 50 до 150 Дж/м и при введении наполнителей возрастала обычно до 450—500 Дж/м Это возрастание весьма существенное для хрупких полимеров. Оно происходило вследствие того, что частицы связывали края трещин и затрудняли их развитие по механизму, который будет более подробно описан ниже. При использовании полимеров с повышенной поверхностной энергией разрушения эффект связывания краев трещин уменьшается и введение хрупких дисперсных наполнителей снижает вязкость разрушения вследствие уменьшения в материале объема матрицы с высокой вязкостью разрушения. Это подтверждается данными о влиянии стеклосфер на поверхностную энергию разрушения хрупкой и эластифицнрованной эпоксидной смолы типа ЭД-20, отвержденной диаминодифенилметаном [38] [c.73]