Механические потери деформационные

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]

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]

Второму и третьему видам механических потерь до сих пор не придавали должного значения, так как внимание исследователей прежде всего привлекали большие деформационные потери. В литературе часто упоминается о первой группе потерь, экспериментально наблюдаемых в металлах и стеклах [1.3, 3.32], а также в полимерах [4.47, 4.57, 4.62—4.68]. При этом считается, что так называемое контролируемое медленное разрушение очень близко к равновесному процессу. Однако результаты многочисленных опытов показали, что энергия разрушения во многих случаях в основном идет на механические потери, значительно превышающие свободную поверхностную энергию. Особенно велики механические потери при разрушении высокоэластических материалов. [c.90]

Считается, что кратковременная прочность <Гр близка к ос. Поэтому в ряде работ [6.41, 6.42] изменение характеристической энергии разрушения полимеров и стекол с температурой рассчитано по формуле (6.48) на основании экспериментальной температурной зависимости Ор. При этом для хрупкого разрыва полимеров значение Ор с ростом температуры снижалось по закону, близкому к линейному (кривая 1 иа рис. 6.20). В соответствии с этим сделали вывод, что С уменьшается с повышением температуры (кривая 3). Но известно, что ниже Тс деформационные механические потери имеют тенденцию к возрастанию с повышением температуры, проходя на отдельных участках через релаксационные максимумы (кривая 2). [c.182]

Связь между влиянием скорости деформации и температуры на напряжения, развивающиеся при растяжении натурального каучука так же, как и синтетических каучуков, описывается с помощью принципа температурно-временной суперпозиции только в том случае, когда при деформации ие происходит кристаллизации полимера. При отсутствии кристаллизации напряжения могут быть представлены в виде произведения динамического модуля и некоторой деформационной функции. Полученные экспериментальные результаты подтверждают применимость принципа суперпозиции вязкоупругих эффектов, но для области убывающих деформаций теоретически рассчитанные напряжения оказываются выше, а механические потери за цикл деформации ниже, чем определенные экспериментально. Хорошее соответствие теории и эксперимента наблюдается только в области высоких скоростей деформации и низких температур. [c.204]

Этот вид потерь (деформационные потери), хотя и играет большую роль при разрушении твердого тела, все же не является единственным. Бартенев указывает на необходимость учета трех видов механических потерь. К ним относятся 1) деформационные потери, возникающие при необратимых деформациях, в основном в вершинах [c.156]

Опыты Истомина и Курицыной относятся к условиям, при которых дорожка трения образуется в результате развития медленной вынужденноэластической деформации. В этой области достаточно большие механические потери. Эти потери на гистерезис при упругой деформации являются отличительной особенностью трения полимеров в стеклообразном состоянии. У металлов потери такого рода пренебрежимо малы. При трении гладких поверхностей деформационные потери незначительны по сравнению с потерями на разрушение адгезионных связей. [c.62]

Итак, фрикционные свойства полимеров определяются их деформационными свойствами в зоне контакта. В связи с этим потери при трении обусловлены в основном механическими потерями в самих полимерах [19]. Этот вывод не следует считать общим, так как он не может быть распространен на трение гладких поверхностей. [c.63]

Деформационная составляющая силы трения резин по шероховатым поверхностям была детально исследована Тейбором [62], показавшим большую роль гистерезисных потерь в объеме полимера. В этом случае коэффициент трения скольжения со смазкой пропорционален коэффициенту трения качения. Температурная и скоростная зависимости механических потерь определяют те же зависимости для силы трения. [c.135]

В зависимости от условий возникновения отказы происходят из-за коррозии, брака строительно - монтажных работ (аномалии геометрии трубы (вмятины, гофры и т.д.), дефекты и трещины в поперечных сварных швах, механические повреждения, вызывающие потерю металла (царапины, задиры и т.д.), несовершенства проектных решений, заводского брака труб (расслоения в стенке трубы, инородные включения, нарушения геометрии трубы (овальность), дефекты и трещины в заводских сварных швах, зоны повышенной твердости), из-за нарушений нормальных условий эксплуатации, под действием рабочих эксплуатационных нагрузок (трещины усталостного и коррозионно - усталостного характера, в том числе в малоцикловой области, стресс-коррозия, деформационное старение), а также из-за нарушений герметичности трубопровода сторонними лицами. В целом по статистике отказов и аварий в составе причин, вызывающих нарушение герметичности трубопровода, преобладают дефекты строительно-монтажных работ и низкое качество изготовления труб. [c.8]

Изложенные выше вопросы лиофильности высокодисперсных минералов связаны с реологическими и структурно-механическими свойствами их водных дисперсий. Рассмотрим взаимосвязь между лиофильностью и деформационно-структурными показателями дисперсных систем, методы изучения которых вытекают из основных положений физико-химической механики, разработанной академиком П. А. Ребиндером и его школой [24]. Многочисленные исследования однозначно указывают на коагуляционный характер образования пространственных сеток в дисперсиях слоистых силикатов. Такие системы являются тиксотропными, причем тонкие прослойки дисперсионной среды, т. е. наиболее близкие к поверхности частиц слои гидратных (сольватных) оболочек (согласно А. В. Думанскому), оказывают пластифицирующее действие, создавая условия для образования обратимых, хотя и неполных, контактов и значительных остаточных, а иногда и быстрых эластических деформаций. С увеличением толщины прослоек дисперсионной среды по местам контактов, например, за счет адсорбирующихся поверхностно-активных веществ или при замене обменного комплекса слоистого силиката на различного рода катионы наблюдается понижение прочности системы на сдвиг, т. е. ее разжижение и потеря тиксотропных свойств. [c.225]

Для успешного решения задач по созданию новых материалов и разработки общих принципов управления их физико-механическими свойствами применяется, рожденная в последние 10—15 лет в Советском Союзе, пограничная область науки — физико-химическая механика, объединяющая вопросы реологии (течения), механики, физики твердого тела (молекулярной физики), физико-химических процессов, происходящих на различных твердых поверхностях. Ее возникновение связано с именем академика П. А. Ребиндера. Исследования, проведенные П. А. Ребиндером [16] и нами [2, 3], однозначно указывают на коагуляционный характер образования пространственных сеток в дисперсиях глинистых минералов. Такие системы являются тиксотропными, причем тонкие прослойки дисперсионной среды, т. е. наиболее близкие к поверхности частиц слои гидратных оболочек, оказывают пластифицирующее действие, создавая условия для образования обратимых, хотя и неполных контактов и значительных остаточных, а иногда и быстрых эластических деформаций. С увеличением толщины прослоек между частицами дисперсной фазы по местам контактов, например за счет адсорбирующихся поверхностно-активных веществ, имеет место понижение прочности системы на сдвиг, т. е. ее разжижение и потеря тиксотропных свойств. Установлено, что изменение величин структурно-механических констант и энергии связи Ее (условный модуль деформации) зависит от кристаллической и субмикроскопической структуры минералов, рода обменных катионов и др. Управляя лиофильными, в данном случае гидрофильными свойствами дисперсных минералов, можно получать коагуляционные структуры их водных дисперсий с необходимыми механическими (деформационными) ха- [c.6]

Самостоятельную группу методов изучения структуры тела составляют интегральные методы, которые основаны на измерении -зависимости какого-либо показателя физических свойств материала от его структуры. К таким методам относятся теплофизические (измерения теплоемкости, температур переходов, дифференциальный термический анализ, тепловые эффекты растворения и т. п.), механические (измерения прочностных, деформационных и релаксационных свойств), электрические (электрическая проницаемость, диэлектрические потери, электропроводность и т. д.) и дилатометрические (измерения плотности и ее изменения во времени) методы. Сюда же примыкают специальные методы спектроскопии, в частности инфракрасный дихроизм. Рассмотрение этих методов, являющихся косвенными для изучения структуры ноли меров, выходит за рамки данного учебного пособия. [c.75]

Деформационные свойства, в том числе механические потёри, являются проявлением релаксационных свойств полимеров. Влияние механических потерь на процесс разрушения поставило более широкую проблему о взаимосвязи релаксационных свойств (деформационных) и процессов разрушения в полимерах. Эта важная проблема находится в стадии развития как в теоретическом [10 11.20], так и в экспериментальном плане [11.21 11.22]. Так, замечено, что прочность испытывает на температурной зависимости скачкообразные изменения при температурах у- и -релаксационных переходов, когда изменяется молекулярная подвижность в цепях полимера. В стеклообразном состоянии существует ряд характерных температур (релаксационных переходов), в которых долговечность претерпевает изменение. Для исследования природы деформация и разрушения полимера в стеклообразном состоянии изучались ползучесть, долговечность, разрывное напряжение и ширина линии ЯМР в широком температурном интервале. Установлены следующие принципиальные положения. [c.317]

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]

Шенд [4.18] по экспериментальным данным, полученным в атмосферных условиях, рассчитал характеристическую энергию разрушения стекла нри малых и больших скоростях разрушения. При малых скоростях О,, хотя и близка, но не равна свободной поверхностной энергии стекла в атмосфере [а = = (2,5- 3,0) 10 Дж/см ], С увеличением скорости роста трещины механические потери возрастают и уже нри скорости 10 мм/с достигают примерно 5-10 Дж/см На быстрой стадии разрушения механические потери достигают максимального зпачения, и характеристическая энергия становится равной 7,5-10 " Дж/см Если испытания вести в вакууме, то при малых скоростях роста трещин 0, =2-lO Дж/ам , что значительно вьш1е результата, полученного в атмосферных условиях, и несколько больше свободной поверхностной энергии стекла в вакууме. Шенд объясняет результаты опытов деформационными потерями. Оп считает, что при малых напряжениях и, следовательно, малых скоростях роста трещин неупругие эффекты в вершинах трещин незначительны, а при больших — существенны и сильно влияют на процесс разрушения. В этой работе, как и во многих других, механические потери второго и третьего видов не учитывались. Необходимость учитывать при анализе процесса роста трещины потери второго вида — кинетическую энергию раздвижения стенок трещины, особенно значи- [c.91]

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]

А Тепловыделения при деформировании, обусловленные гистерезисными потерями, могут привести к неконтролируемому повышению температуры, снижению несущей способности материала и вследствие этого к разрушению изделия. Это явление было подробно изучено С. Б. Ратнером, который показал, что для каждого полимера существует критическая величина разогрева Д Тк, практически не зависящая от внешних параметров (нагрузки, частоты, условий теплоотдачи), но зависящая от внутренних свойств материала (модуля упругости и угла механических потерь) и режима нагружения. Верхняя предельно допустимая температура экстраполяции Тэ, обеспечивающая безопасные условия работы изделия, должна определяться из условия Гд температура размягчения (теплостойкость) полимера, по достижении которой наблюдается резкое падение модуля упругости и потеря деформационной стабильности изделия. Проблема теплостойкости кратко рассмотрена в последнем разделе. настоящей главы. Ниже приводятся значения АТкВ С (по С. Б. Ратнеру) для ряда полимеров (температура испытаний 20 °С) [c.188]

Тейбор [33] распространил на эластомерные материалы первоначально развитое для металлов представление о двух составляющих коэффициента трения адгезионной и деформационной. Он отметил, что деформационная составляющая становится существенной при трении эластомера с высоким гистерезисом по грубым неровностям с закругленными вершинами в присутствии смазки. Гринвуд и Тейбор [34] установили связь трения качения и трения скольжения сфер по резиновым подложкам. Они показали одинаковое влияние гистерезиса на трение в обоих случаях. Эти же авторы [35] позднее усовершенствовали свою раннюю теорию, установив связь потерь энергип с напряжением, а не с общей энергией деформации за ка-ж ],ый цикл. Флом и Бики [36] связывали сопротивление качению вязкоупругих материалов с временем релаксации. Норман [37] исследовал трение качения жесткого цилиндра по вязкоупругой плоскости и установил теоретически, что коэффициент трения (обусловленный гистерезисом) является сложной функцией тангенса угла механических потерь мягкого материала. Результаты испытаний по трению при высоких скоростях, полученные в ранних работах Тейбора, были подтверждены данными Сэйби [38] по трению сферических и конических инденторов по смазанной поверхности резин. [c.13]

В работе М. ]У1. Резниковского [44] износостойкость р определялась как работа трения, затраченная на истирание единицы объема резины при скольжении по твердой шероховатой поверхности. Он показал, что износостойкость прямо пропорциональна коэффициенту адгезионного трения при скольжении и обратно пропорциональна нагрузке в степени Уд. М. ] 1. Резниковский полагал, что элементарным актом истирания является усталостное разрушение поверхностных слоев при повторяющихся циклах скольжения. Эккер [45] обнаружил линейное уменьшение коэффициента трения с увеличением динамической эластичности (этот показатель представляет собой отношение возвращенной системой энергии за половину цикла к затраченной энергии). Выражая динамическую эластичность через тангенс угла механических потерь, удалось математически описать раздельно адгезионн5то и деформационную (гистерезисную) составляющие коэффициента трения. Затем автор показал на основании эксперимента зависимость потерь при истирании от динамической эластичности, коэффициента адгезионного трения и т. д. Зависимость интенсивности истирания от энергии разрыва резин была установлена Цанпом [46]. Боггс [47] поддержал точку зрения Эккера на роль динамической эластичности в истирании резин. Шалламах [48] полагал, что истирание резины происходит в результате механического разрушения под действием высоких напряжений, создаваемых на выступах твердой подложки при трении. Два типа рисунков истирания возникают при повторных циклах скольжения поверхность с бороздами, поперечными направлению скольжения, [c.14]

Бики и Флом [19] исследовали деформационные потери при трении полимеров и их связь с механическими потерями в объеме. Зависимость силы трения от скорости скольжения (без смазки) имеет максимум (рис. 3.20), положение которого зависит от температуры. В этих условиях сила трения в общем случае определялась адгезионным и деформационным взаимодействием. В случае смазки кривые трения имеют вид, представленный на рис. 3.21. Частоту периодического деформирования полимера индентором можно определить временем, необходимым для смещения индентора на величину диаметра площади контакта. Индентору диаметром 0,4 мм при скорости скольжения 1 см1сек соответствует частота деформирования 25 циклов/сек. Сравнение результатов измерений, представленных на рис. 3.21, с данными изменения тангенса угла потерь (рис. 3.22) 74 [c.74]

В настоящее время наиболее распространенным прибором для исследования деформационных свойств материалов при растяжении является испытательная машина типа Йнстрон . Образцы, которые можно изучать с помощью этой машины, должны иметь площадь поперечного сечения не меньше 10 м , а длина базы должна быть не менее 0,01 м. Типичное значение скорости растяжения равно. 100% в минуту. Этот прибор также позволяет измерять релаксацию напряжений во времени при фиксированном удлинении. При исследовании механических свойств различных материалов также определяют их динамические характеристики, в частности максимумы механических потерь [4]. Проводились исследования также биологических волокон [5]. [c.32]

Исследование процесса возникновения зарядов проводили также при динамических режимах сжатия в процессе изменения температуры. Образцы в виде цилиндров помещали между двумя металлическими электродами и периодически сжимали с частотой 25 Гц, в режиме постоянной деформации или постоянной нагрузки [45, 46, 53]. Для изучения влияния химического строения полимеров, в частности, полярности полимеров, измерения проводили на образцах вулканизатов с одинаковой степенью поперечного сшивания на основе каучуков СКН-18, СКН-26 и СКН-40 — сополимеров бутадиена и акрилонитрила с содержанием последнего соответственно 18, 26 и 40% (масс.). В этом ряду увеличивалась степень межмолекулярного взаимодействия и температура стеклования. Из температурных зависимостей (рйс. 10) видно, что величины зарядов, индуцируемых на электродах, связаны с релаксационными переходами в полимерах. Вблизи температуры стеклования, в области максимальных механических потерь величина зарядов проходит через максимум, который сдвигается по температурной шкале вправо вслед за увеличением межмолекулярного взаимодействия в полимерах. Меры, принимаемые для исключения трибоэффекта — изменение материала электродов, смазка поверхности глицерином, не приводили к изменению результатов. По-видимому, в процессе деформации происходит накопление зарядов, что и приводит к индуцированию электрических потенциалов на электродах. Величина индуцируемых потенциалов зависит от деформационных свойств полимеров. Следует отметить, что в режиме динамического сжатия при постоянной деформации с ростом полярности вулка-низата растет модуль сжатия, одновременно растет и максимум заряда. В режиме постоянной нагрузки с ростом модуля сжатия величина максимума заряда уменьшается, так как изменение величины заряда следует за изменением работы, затрачиваемой на деформацию. [c.25]

Если промежутки времени между деформационными циклами делать меньше, то отдельные тепловые импульсы будут короче. При достаточно высоких частотах обратимые тепловые эффекты компенсируют друг друга и поэтому проявляется только небольшая часть тепла, обусловленная необратимым рассеянием энергии при высокоэластической деформации. Результаты такого эксперимента приведены на рис. 256 на примере ленты полиамида (10 см), подвергнутой холодной вытяжке, к которой приложена синусоидальная нагрузка одинаковой амплитуды, но различной частоты (6—33 цикл1сек). Так как рассеяние тепла в процессе периодической деформации материала тесно связано с его способностью к восстановлению исходного состояния, то механические потери могут быть определены путем измерения тепловых эффектов, сопровождаюш,их периодическую деформацию [3]. [c.352]

Предварительно изучали влияние статических напряжений на скорость коррозии трубной стали на деформированных изгибом (по трехточечной схеме) образцах стали 17ГС в термостатированных условиях и перемешиваемой среде, представляющей смесь нефти с 3%-пым хлоридом натрия в отношении 1 1. Скорость коррозии определяли по потере массы за 720 ч выдержки. Как следует из рис. 104, с увеличением напряжений до предела текучести (350 МПа) скорость коррозии увеличивается, а затем при достижении текучести уменьшается вследствие наступления стадии легкого скольжения и релаксации напряжений, обусловленной выбранной схемой нагружения с заданной величиной деформации. Это указывает на возможность усиления коррозионного взаимодействия трубной стали с рабочей средой даже при нагружении в упругой области с возникновением коррозионных поражений, которые в дальнейшем могут стать концентраторами напряжений и после инкубационного периода инициировать возникновение коррозионно-механических трещин. Если в концентраторе отсутствуют условия для существенной релаксации напряжений, что обычно имеет место при циклическом (повторно-статическом) нагружении с накоплением микроискажений решетки, процесс коррозионного взаимодействия будет ускоряться на протяжении всей стадии деформационного упрочнения, как это указывалось в гл. П. [c.230]

Механические свойства полимеров в вязкотекучем состоянии исследуют чаще всего при динамических режимах деформирования. Деформационные свойства расплавов к растворов (концентрированных и разбавленных) оценивают комплексным динамическим модулем С, состоящим из модуля накопления (модуль упругости) С и модуля потерь С". Комплексный модуль имеет тот же физический смысл, что и напряжснне сдвига при установившемся течении, и его значение зависит от сопротивления внутреннему трению и сопротивления развитию вы- сокоэластнческон деформации. Значение модуля потер), распла- [c.313]

Однако для других фракций это снижение было меньшим—10—20%, причем еше меньше колебались значения механической прочности при изменении скоростей прессования в интервале 1—3 мм-с (до 10%)-Препарат мочевины имеет непрочные гранулы, при разрушении которых образуется большое количество мелких кристаллов. Видимо, это обстоятельство и приводит к выравниванию гранулометрического состава у всех фракций и сближению кривых прессования. Кроме того, возможно, что в случае преобладающей роли упругой деформации контактируемых частиц деформационная составляющая сила трения практически не зависит от скорости прессоваиия. При увеличении роли пластической деформации, но при скоростях приложения нагрузки, меньших релаксаций напряжений в прессовке, деформация успевает следовать за изменением давления и гистерезпсные потери при объемном деформировании практически отсутствуют. С увеличением скорости прес- -сования гистерезисные потери возрастают, однако при скоростях, значительно превышающих скорость релаксации напряжений, упругопластическое тело может вести себя как упругое и силы трения могут уменьшаться. [c.210]

Процесс переориентации является фазовым преврагцением кристаллов, ослабляемых внешним полем, в кристаллы, упрочняемые внешним полем, т. е. является своеобразным процессом рекристаллизации, возможным только в кристаллических полимерах вследствие большой дефектности их кристаллов. Исследование механических свойств полиамидов в широком интервале температур показало, что существует область температур (—10°), в которой начинается полное проявление упомянутого фазового превращения, что соответствует появлению на деформационной кривой всех ее трех участков. Помимо этой температурной области изменения свойств криста.т.ти-ческого полиамида, существуют еще и другие температурные области изменения механических свойств. В частности, такими областями являются область плавления кристаллического полиамида (220°) и область потери деформируемости изотропного материала (—70, —85°). [c.302]

Смотреть страницы где упоминается термин Механические потери деформационные: [c.390] [c.300] [c.188] [c.106]

Прочность и механика разрушения полимеров (1984) -- [ c.90 , c.91 ]

ПОИСК

Смотрите так же термины и статьи:

Потери механические

Справочник химика 21

Химия и химическая технология