Характеристическая энергия разрушения

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]

Механический подход исходит из того, что в материале, прилегающем к вершине микротрещины при температуре выше 7 хр, когда предел текучести (вынужденной высокоэластичности Ов) становится меньше перенапряжений в вершине микротрещины, происходят микропластические деформации, снижающие концентрацию напряжения. Часть работы разрушения твердого тела идет на мик-ропластическую деформацию (механические потери первого вида). В связи с этим упругая энергия, идущая на разрушение твердого тела, возрастает. В этом подходе исходят из теории Гриффита и обобщают ее, вводя в формулу Гриффита вместо свободной поверхностной энергии а характеристическую энергию разрущения (или в дальнейшем — энергию разрушения) а, которая включает и свободную поверхностную энергию, и механические потери. Под характеристической энергией разрушения а понимается вся энергия, затрачиваемая на процесс разрушения при образовании единичной поверхности разрушения. [c.316]

Из этого уравнения и формулы (11.6) может быть рассчитана температурная зависимость характеристической энергии ао", которая оказывается падающей с возрастанием температуры, тогда как механические потери в полимерах с увеличением температуры растут. Это противоречие объясняется тем, что в хрупком состоянии полимера, кроме очень низких температур, механизм разрушения термофлуктуационный, а не атермический. [c.293]

В случае образцов четвертого типа характеристическая энергия вычисляется аналогичным методом. Однако надо иметь в виду, что разрушение образцов четвертого типа происходит на срез, напряжение ио поперечному сечению образца распределено очень неравномерно и характеристическая энергия может существенно отличаться от характеристической энергии для образцов третьего типа. [c.236]

B [93—96, 107] выявлено, что для резин существует предельная деформация, ниже которой кинетика усталости определяется немеханическими факторами, при этом скорость разрушения резко уменьшается. Это свидетельствует о наличии ограниченного предела усталостной выносливости, т. е. предела механической усталости резин — деформации еб, соответствующей значению характеристической энергии раздира НЬ, выше которой влиянием озона на скорость разрастания дефекта и усталостную выносливость можно пренебречь. [c.172]

Зависимость характеристической энергии от скорости перемещения зажимов носит сложный характер, так как при малых скоростях наблюдается волокнистое разрушение с образованием шероховатой поверхности раздира, при больших, как н нри разрушении твердых тел, образуется гладкая поверхность раздира (рис. 141). [c.237]

Многие важные методы исследования прочностных свойств полимеров при высоких деформациях, приводящих к разрушению, развивались в течение многих лет. Это, например, исследования таких свойств, как предел прочности при растяжении, энергия разрыва или разрушения, ударная прочность и усталость. Хотя строгий анализ результатов этих методов не всегда возможен, сопоставление свойств материала с его молекулярным составом можно провести эмпирически. В некоторых случаях, например для энергии разрушения, получены характеристические параметры (см. разд. 1.6), которые можно рассматривать как константы материала прн данной температуре и конкретных условиях нагружения. В других случаях, например для усталостной прочности, возможно только эмпирическое сравнение, [c.48]

Вязкость материала можно охарактеризовать многими способами, например, по площади под кривой напряжение — деформация, по скорости медленной стадии роста трещины, предшествующей разрушению, ударной прочности, по характеристической поверхностной энергии разрушения и вязкости разрушения [29, 131, 133, 221, 222, 253, 268, 326, 386, 423, 424, 526, 574, 676, 723, 774, 938, 974]. Можно ожидать некоторой корреляции перечисленных свойств в то же время могут быть и некоторые различия, так как в целом поведение наполненной системы зависит от скорости и природы нагружения. Как показано в работе [974], поверхностная энергия разрушения , по крайней мере для некоторых композиций, практически пе зависит от скорости деформации в пределах трех порядков. [c.331]

Сопротивление раздиру выражают в виде работы затраченной при образовании единицы поверхности, возникшей при разрушении. Часть работы, которая отражает собственно работу разрушения (рост трещины при постоянной длине рабочего участка), носит название характеристической энергии раздира (Я). [c.79]

Тем не менее попытки интерпретировать сложные явления раздира эластомеров, содержащих усиливающие наполнители, используя характеристическую энергию Т, позволили выявить два противоположных процесса Первый и основной процесс, лучше всего наблюдаемый для некристаллизующихся ненаполненных вулканизатов, у которых Т непрерывно возрастает с увеличением скорости распространения раздира, является, по существу, вязко-упругим эффектом. Второй процесс — развитие ориентированной структуры вблизи вершины, требующее определенного времени. Этот процесс объясняет тенденцию к уменьшению Т с увеличением скорости раздира. Наблюдаемая зависимость Т от скорости, температуры, типа сажи и степени наполнения является итогом борьбы этих противоположных процессов. Упрочняющая структура вблизи вершины раздира обусловливает увеличение эффективного диаметра вершины и работы разрушения на единицу объема. [c.52]

Эмиссию характеристического рентгеновского излучения анализируемой пробы можно наблюдать и при облучении электронами с высокой энергией, способными при ударе с атомами пробы выбивать электроны самых внутренних орбиталей. Преимущество такого способа анализа заключается в том, что возбуждающий электронный поток можно сфокусировать на очень маленькой площади (около 10 мм ) бразца, о составе которой дает информацию возбужденное рентгеновское излучение. Таким образом, появляется возможность анализировать отдельные участки негомогенной поверхности без ее разрушения, что имеет большое значение для петрографических, металлографических и других подобных исследований. [c.195]

Ривлин и Томас, по существу, для эластомеров применили формулу Гриффита в виде уравнения (11.45) Орована — Ирвина, где а имеет смысл характеристической энергии разрушения (энергии раздира). [c.335]

По данным Свенсона [4.62], характеристическая энергия разрушения для полиметилметакрилата при 293 К примерно равна 4,3-10" а для полистирола9-10 Дж/см , что превышает свободную поверхностную энергию почти на четыре порядка. Борхардт [4.69] при ударном, а Свенсон [4.62] при медленном разрушении пластмасс обнаружили- максимумы на кривых температурных зависимостей энергии разрушения. Эти максимумы связаны с механическими потерями, наблюдаемыми нри релаксационных переходах, в частности при переходе полимера из стеклообразного в высокоэластическое состояние. [c.91]

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]

Орован [4.71, 4.72] и Ирвин [4.28] предложили для металлов формулу (4.32), где вместо а стоит характеристическая энергия разрушения Ок- Считалось, что в Ок. входит свободная поверхностная энергия и механические потери при пластическом деформировании зоны перенапряжения впереди растущей трещины. Из этого следует, что Ок должна зависеть от I, так как с увеличением длины растущей трещины скорость ее роста возрастает, а следовательно, возрастают и механические потери. Это обстоятельство делает формулу (4.32) некорректной. Между тем эту формулу часто применяют для расчета характеристической энергии разрушения по измеренной кратковременной прочности [4.28, 4.71—4.74]. В качестве примера можно указать на работу Берри и Бикки [4.73], где показано, что кратковременная прочность органического стекла подчиняется линейной зависимости <Тр = а—ЬТ. При расчете О , если считать, что 0р сго, получается, что Ок с повышением температуры уменьшается, тогда как известно, что механические потери полимера при этом возрастают. Несоответствие объясняется тем, что механизм разрущения является термофлуктуацион-ным, а не атермическим. Линейно понижающаяся температур- [c.93]

Таким образом, при бесфлуктуационном механизме хрупкого разрушения критерий Гриффита Оа не может служить критерием разрушения. Критерием разруп1ения является условие Ок — Uoly, где Uq-—энергия активации и у — структурный коэффициент в уравнении долговечности Журкова, причем сгк> > (Тй. При a = OG для разрыва связей, обеспечивающего бесконечно медленный рост трещины, необходима кинетическая энергия, поставляемая тепловыми флуктуациями, которая после разрыва связей рассеивается в виде тепла Qa (поверхностные потери). Рассчитаем эту величину для органического стекла ПММА (полиметилметакрилата). При а = 0 энергия разрыва связей, рассчитанная на единицу площади поверхности, равна а = 0,6 NUq. Число химических связей N, разрыв которых приводит к возникновению двух единичных площадок трещины, равно A/ = l/so, где So — поперечное сечение, приходящееся на одну рвущуюся цепь 5o = Я , а К = ЗХо (рвется в среднем каждая третья полимерная цепь). Для ПММА Ло = 0,4 нм, поэтому N = 2 10 см 2, и при Уо = 138 кДж/моль = = 2,3-10 2 Дж/см2. Согласно [4.79, 4.80], а = 0,4-10 Дж/см и, следовательно, Qa= 1,9-10 = Дж/см Характеристическая энергия разрушения, определенная из опыта для ПММА, равна 4,3-10 2 Дж/ м , что существенно превышает рассчитанное значение а. [c.95]

Ривлин и Томас и др. для эластомеров применяли критерий Гриффита в виде формул Орована — Ирвина (4.38), где Ок — характеристическая энергия разрушения (энергия раздира). Как уже отмечалось, это уравнение не может быть строго обосновано, хотя и имеет определенный физический смысл. Поэтому исследовать зависимость энергии раздира от различных факторов, базируясь на формуле Гриффита — Орована — Ирвина можно лишь качественно. Но и этот вывод не подтверждается работой Бикки и Берри [7.96], в которой произведена прямая проверка применимости критерия Гриффита к эластомерам. Исследовалась зависимость разрывного напряжения сГр от модуля упругости Е и длины надреза /о. Было установлено, что эта зависимость имеет вид ар Е о, а не ор- /Е11о, как это следует из критерия Гриффита. [c.221]

При сравнении теории с результатами экспериментов, проведенных на металлах и полимерах, оказалось, что постоянная а в формуле Гриффита на много порядков больше величины свободной поверхностной энергии твердого тела [1.3, 3.32, 4.62 и др.]. Поэтому формула была обобщена на случай квазихрупкого разрушения путем введения вместо а характеристической энергии (5, отнесенной к единице образующейся поверхности разрушения. Если принять, что распространение микротрещииы начинается, когда О достигает критического значения 6,(, вместо формулы (4.29) для внутренней трещины в тонкой пластинке получается аналогичное выражение [c.89]

Принципиальной важности исследования выполнены Куи-шинским с сотр. [7.68—7.71]1 — закономерности медленного роста трещин в полимерных стеклах (ПММА и др.) в области квазихрупкости при статическом и низкочастотном циклическом режимах нагружения в условиях кручения. Крутящий момент изменялся по пилообразному закону от Мт п до Л4тах. Циклы нагружения имели периоды от 1 до 2000 с (г<1 Гц), при которых практически отсутствует разогрев материала в концевой зоне трещины. При статическом режиме установлено существование пороговой величины удельной работы разрущения, при которой устойчивый рост трещин прекращается. Этот результат согласуется с выводом термофлуктуационной теории прочности о существовании безопасного напряжения, при котором скорость роста трещины V—ф, а работа разрушения стремится к минимальному значению, поскольку все виды механических потерь, зависящих от скорости роста трещины, обращаются в пуль. Характеристическая энергия разрущения Ок, отвечающая пороговому напряжению Гриффита Оо (см. гл. 4), соответствует пороговой величине удельной работы разрушения Wts При удельной работе разрущения W[c.217]

Согласно [1], считая удельную энергию разрушения (Lp) вещества величиной постоянной, можно принять, что d и W, где W — энергия излучения в импульсе, d и h — диаметр и глубина кратера. Такое допущение позволяет построить сейейство характеристических кривых зависимости диаметра кратера от изменения энергии ЛИ и различных значений удельных энергий разрушения Lap = —Lop, где п — некоторое число. Совпадение экспериментальной кривой с одной из характеристических кривых L p означает, что энергия лазерного разрушения минерала L постоянна и равна Lap. Пересечение расчетных кривых экспериментальными снизу вверх означает, что удельная энергия разрушения минералх уменьшается с увеличением энергии импульса. Уменьшение энергии разрушения минерала может происходить за счет увеличения доли расплава. Как правило, это наблюдается при наличии в лазерном импульсе мелких пичков. Если экспериментальная кривая пересекает теоретическую сверху вниз, то это означает, что энергия разрушения минерала увеличивается. Данное явление наблюдается при наличии в импульсе пичков больших амплитуд, которые вызывают [c.172]

Наряду с этим граничный слой обнаруживает ряд общих закономерностей механических свойств, присущих цельнорезиновым и тeмaм . Например, если выбрать условия испытания, при которых разрушение многослойной системы происходит по стыкам, т. е определяется собственно прочность связи, то статическая прочность связи возрастает с увеличением гистерезисных потерь резины, моделирующей граничный слой, аналогично тому, как возрастает характеристическая энергия раздира и прочность резин , определенные в статических условиях. Динамическая же прочность связи проявляет обратную тенден- [c.373]

Введение релаксационного спектра соответствует использованию интерлинга физики — теории колебаний для описания структуры и подвижности в полимерах. Пока мы говорили только, о макромолекуле, но тот же спектрометрический подход пригоден для любых полимерных тел с их сложной иерархией уровней структурной организации. Полезно бросить взгляд в обратном направлении , вернувшись от макромолекул к простым молекулам (детализацией — для упражнения — мы предлагаем заняться самим читателям). Как известно, они тоже располагают своими характеристическими спектрами, которые тоже выявляются при воздействии на них с разной скоростью только теперь это периодические воздействия и вместо времени воздействия мы вводим частоту V, впрочем, в квантуемых системах можно вернуться к импульсу и стрелке действия. При этом выявляется одна совершенно общая характеристика стрелки действия. Все релаксаторы (или осцилляторы — в оптическом диапазоне частот), расположенные в координатах д—х (х=1Н) слеза от стрелки действия, или Ха (см рис. 1.14), реагируют на воздействие неупругим образом, т. е. претерпевают внутреннюю перестройку, изменяют частоту и т. п. С п р а Б а от Тл ответ на воздействие упругий релаксаторы (или осцилляторы) не успевают отреагировать на воздействие в микромире это связано, например, с упругим рассеянием элементарных частиц в макромире, при достаточно больших силах и энергиях воздействия, это приводит к разрушению системы. [c.52]

Так как коэффициент диффузии растет с температурой в экспоненциальной зависимости, при такой большой энергии активации быстрое нарастание коэффициента диффузии происходит в довольно узком интервале температур. Еще в начальном периоде изучения реакций с участием твердых веществ это было обнаружено Тамманом и подтверждено Хедваллом и привело к введению понятия характеристическая температура или температура начала реакции . Позже Тамман высказал мысль, что понятие о характеристических температурах можно обосновать, исходя из принципа соответственных состояний. Температура плавления твердого вещества (по абсолютной шкале) характеризует ту степень подвижности частиц в решетке, дальнейшее увеличение которой ведет уже к разрушению кристалла с переходом его в жидкое состояние. Поэтому все вещества в точке плавления находятся в соответственных состояниях. Для однотипных твердых тел одинаковая степень подвижности и, следовательно, одинаковая величина коэффициентов диффузии достигаются при одинаковых [c.220]

Так как интенсивности КР-сигналов пропорциональны четвертой степени мощности возбуждающего излучения, излучение Аг-лазера на 488 нм дает сигнал рассеянного излучения почти в три раза больший, чем He-Ne-лазер при такой же выходной мощности. Лазеры в видимой области часто работают при 100 мВт, а мощность Кс1 АС-лазера можно увеличить до 350 мВт, и при этом пе происходит фотоиндуцируемого разрушения органических соединений. При работе с ИК-лазерами флуоресценция обычно не мешает определению, поскольку энергии излучения не хватает для возбуждения характеристических электронных переходов. Из-за относительно низкой эффективности подобных источников К(1 АС-лазеры в КР-спектроскопии можно использовать только в спектрометрах с фурье-преобразованием. [c.170]

Критерий разрушения в таком случае зап[Ш1ется так же, как у Гриффита, только вместо свободной поверхностной энергии (/ ог, следует подставить сумму -q), т. е. характеристическую [c.232]

Смотреть страницы где упоминается термин Характеристическая энергия разрушения: [c.91] [c.94] [c.182] [c.182] [c.293] [c.337] [c.236] [c.161] [c.161] [c.173] [c.188] [c.171] [c.293] [c.312] [c.173]

Прочность и механика разрушения полимеров (1984) -- [ c.182 ]

ПОИСК

Справочник химика 21

Химия и химическая технология