Вынужденная эластичность

Следует отметить, что одна полимерная цепь может проходить через несколько таких флуктуационных пачек. В результате структура полимера в аморфном состоянии может быть представлена изотропной флуктуационной сеткой, узлами которой являются домены, пачки макромолекул. Такая сетка весьма лабильна. Под влиянием внешних силовых полей, а также при изменении температуры ее физические свойства - прочность, деформируемость - будут изменяться, причем доля вынужденной эластичности при повышении температуры возрастает. [c.136]

Несминаемость тканей обусловлена проявлением вынужденной эластичности. Чем больше доля высокоэластической деформации волокна в стеклообразном состоянии, тем меньше его сминаемость. Малая сминаемость тканей типа стирай - носи объясняется проявлением значительной высокоэластичности в волокне из полиэтилентерефталата при комнатной температуре. [c.136]

Ответ. Макромолекулы целлюлозы представляют собой сравнительно жесткие цепи, изменение конформаций которых в твердом состоянии весьма затруднено вследствие интенсивного внутри- и межмолекулярного взаимодействия, Вынужденная эластичность целлюлозы незначительна. Полиэтилентерефталат является более гибкоцепным полимером, чем целлюлоза, и вынужденная эластичность его весьма велика. [c.136]

Температура хрупкости - температура, при которой полимер разрушается в момент достижения предела вынужденной эластичности. [c.406]

Хрупкость - способность стеклообразных полимеров разрушаться при малых деформациях - меньших, чем деформация, соответствующая пределу вынужденной эластичности. [c.408]

Ослабление при ползучести присуще не только термопластичным материалам. В качестве примера в гл. 1 приведены морфологические структуры разрушения при ползучести труб из ПВХ, подверженных воздействию различных по величине напряжений. При достаточно высоких напряжениях (а = = 50 МПа) имеет место небольшая деформация ползучести, а ослабление труб из ПВХ оказывается хрупким. В таком случае говорят о прочностной долговечности при хрупком разрушении (рис. 1.1). При умеренных значениях напряжения (42 МПа), действующего продолжительное время, трубы подвергаются сильной пластической деформации, т. е. в таком случае говорят о деформационной долговечности при вынужденной эластичности (рис. 1.2). При более низких значениях напряжения (а <20 МПа) ослабления либо не наблюдается совсем в течение времени проведения эксперимента, либо действует конкурирующий механизм образования треи ины при ползучести (рис. 1.3). [c.278]

Уже отмечалось, что ослабление полимерных материалов феноменологически может иметь различный вид — хрупкое разрушение при распространении трещин в образце, пластическое при пластическом деформировании, следующем за пределом вынужденной эластичности при сдвиге, или квазихрупкое разрушение, следующее за нормальным напряжением вынужденной эластичности (образование трещины серебра). Следует ожидать, что различные проявления ослабления материала вызваны различными значениями и видами напряжения. Это означает, что для различных явлений разрушения существуют свои поверхности ослабления, которые могут перекрывать и пронизывать друг друга. Подобные факты широко исследуются и обсуждаются в известной монографии Уорда [20] и в работах [21—34]. [c.67]

В данной главе не приводятся объяснения явления разрушения на молекулярном уровне. Однако предыдущее обсуждение уже показало, что рассмотрения трехмерного состояния напряжения недостаточно для выяснения возможной роли разрыва цепей и их распутывания при ослаблении полимеров. Это, в частности, справедливо, если учитывать явление образования трещины серебра ( нормальное напряжение вынужденной эластичности ). Тем не менее, прежде чем изучать молекулярные аспекты разрушения, следует продолжить рассмотрение общих немолекулярных теорий. [c.71]

Аргон и Бессонов [161, 162] недавно построили молекулярную модель вынужденной эластичности при сдвиге, которая учитывает вращение молекулярных сегментов под действием внутри- и межмолекулярных сил и систематическое уменьшение числа пар кинк-изомеров в напряженном полимере. Они рассчитали свободную энтальпию активации пары кинк-изомеров в небольшом пучке коллективно действующих молекул [c.304]

Поэтому полезно различать прочность при хрупком разрушении, прочность при вынужденной эластичности и предельную прочность полимера. [c.227]

Б. Распространение трещины в пластическом материале перпендикулярно приложенному напряжению Это вид разрушения, при котором трещина постепенно распространяется поперек волокна под действием возрастающей нагрузки и (или) деформации и раскрывается в форме -образного надрыва вследствие стабильного состояния вынужденной эластичности (последние стадии процесса вытяжки) оставшегося материала трещина проходит в область последнего катастрофического ослабления материала, наступающего в момент, когда напряжение в оставшейся суженной части поперечного сечения достигает критического значения (рис. 8.20). [c.267]

При пластическом ослаблении 1ъ эквивалентна времени, требуемому для образования локальной зоны вынужденной эластичности. Для появления такой зоны необходимо, чтобы величина напряжения оказалась недостаточной для возникновения растущей трещины от дефекта или неоднородности материала, прежде чем однородное неупругое деформирование объема образца не устранит возможные концентраторы напряжения. Поэтому переход от пластического вида разрушения [c.279]

К Хрупкому происходит В том случае, если температура понижается и (или) скорость нагружения возрастает до необходимого значения. Структурное ослабление, связанное с продолжительной деформацией ползучести, вызывает в конце концов состояние локальной вынужденной эластичности. Поперечная деформация ползучести рассмотренной выше трубы из ПВХ при av — 42 МПа представлена иа рис. 8.34. Хорошо видны характерные участки кривой ползучести мгновенная (упругая) деформация ео, основная фаза уменьшения скорости деформации, вторая фаза постоянной скорости деформации и третья фаза — ускоренной ползучести. В пределах последней фазы скорости ползучести велики, а материал пребывает в состоянии вынужденной эластичности. Подобное состояние обычно легче всего достигается для наиболее сильно напряженного материала, т. е. для образца с наименьшим поперечным сечением. [c.279]

Вынужденная эластичность, образование шейки, вытяжка полимеров [c.303]

Классический критерий вынужденной эластичности при сдвиге, полученный с помощью представлений механики [c.303]

В экспериментах, проведенных при различных температурах, скоростях деформации и гидростатических давлениях, было установлено, что вынужденная эластичность при сдвиге является термически активационным процессом [154—168, 170—173]. Согласно потоковой теории Эйринга (гл. 3), скорость деформации может быть представлена в виде [c.304]

Механическая прочность фибрилл в направлении приложенного напряжения была определена для поликарбоната [83] и полистирола [120]. На рис. 9.12 представлен график зависимости напряжения от деформации для ПК, содержащего трещину серебра [83]. Следует отметить, что материал с трещиной серебра может выдержать напряжения растяжения, лишь немного меньшие предела вынужденной эластичности ор сплошного материала. Однако в случае образцов, содержащих трещину серебра, деформации намного больше (40—140 %) по сравнению с деформацией вынужденной эластичности сплош- [c.366]

Это дает следующую зависимость напряжения вынужденной эластичности Оу от скорости деформации и температуры [c.304]

Все предложенные объяснения явления вынужденной эластичности сводятся к тому, что это явление вызвано смещением сегментов соседних цепей при изменении конформационного состояния последних. В процессе вынужденной эластичности неориентированных термопластов в цепях не образуется больших осевых напряжений и даже не обнаруживается никакого разрыва цепей при деформациях, меньших деформации вынужденной эластичности у. Вынужденная эластичность соответствует началу сильного ориентационного деформирования. Обычно она сопровождается уменьшением сопротивления материала деформированию, уменьшением поперечного сечения образца в плоскости, перпендикулярной к направлению пластического растяжения, и повышением температуры вследствие частичного превращения механической работы в тепло. Ослабление материала и его термическое размягчение при постоянном значении истинного напряжения приводят к пластической нестабильности. При растяжении образца вдоль его оси эта нестабильность становится очевидной вследствие [c.305]

Крупномасштабное пластическое деформирование, связанное с вынужденной эластичностью, вполне естественно вызывает деформацию сдвига и растяжения молекулярных клубков. Свойства молекулярных цепей в растворе при сдвиге или растяжении этих цепей, были рассмотрены в разд. 5.2.5 (гл. 5). Там утверждалось, что разрывы цепей происходят в том случае, если скорости деформации достаточно велики (обычно выше 600 с- ). [c.305]

Скорости деформации, соответствующие вынужденной эластичности твердого тела, значительно меньше. Типичные скорости локальной деформации поперек шейки образца 1 с или менее (рис. 7.12). С другой стороны, значения коэффициентов [c.305]

За исключением ПК, у неориентированных аморфных полимеров в процессе вынужденной эластичности при растяжении не зафиксирован рост числа разорванных цепей. Данное поведение является результатом различий морфологии цеией. В отсутствие кристаллитов большие осевые усилия, вызывающие разрыв цепей, могут быть получены лишь при наличии трения между проскальзывающими сегментами цепей. Расчетная объемная концентрация разрывов цепей (из-за большого числа проскальзывающих сегментов) намного меньше, чем в частично кристаллических полимерах. Кроме того (ввиду отсутствия эффекта выравнивания микрофибриллярной подструктуры), макроскопическое ослабление материала при растяжении происходит прежде, чем достигаются значения напряжений и деформаций, достаточные для равномерного распределения разрывов цепей. [c.309]

Пластическое деформирование особенно проявляется в полимерных материалах. Электронные микрофотографии, представленные в гл. 8, достаточно убедительно свидетельствуют об этом факте. Поэтому необходимо исследовать, можно ли применить метод механики разрушения, разработанный для упругих материалов, для упругопластических твердых тел и как это сделать. Хорошо известно [3—7] влияние пластического деформирования на распределение напряжения при вершине трещины. Например, при квазиупругих условиях деформирования упругопластический материал начинает пластически деформироваться, как только состояние напряжения удовлетворяет критерию вынужденной эластичности или течения. Пластическое деформирование начинается в области наибольших напряжений, т. е. вблизи вершины трещины оно ограничивает составляющие напряжения пределом вынужденной эластичности Для поддержания механического равновесия должны увеличиться напряжения в более отдаленных областях (до значения предела вынужденной эластичности). Таким образом, пластическое деформирование характеризуется увеличением эффективной длины трещины [3—7]. Существуют два общих метода расчета эффективного расширения трещины при пластической деформации, которые основаны соответственно на критерии вынужденной эластичности Мизеса [6] и рассмотрении Ор в качестве дополнительного напряжения сжатия [7]. [c.339]

С помощью критерия вынужденной эластичности Мизеса и выражений (9.1) —(9.3) определяют форму пластической области (г<гр) для случая плоского напряжения [6] [c.339]

Результаты исследований методом рассеяния рентгеновских лучей и методом электронной микроскопии позволяют предположить, что пустоты, содержащиеся в трещине серебра, распределены в виде взаимосвязанных полостей сферической формы, типичные размеры которых 10—20 нм. На кривых напряжение—деформация, полученных для материалов с трещинами серебра, выявляется предел вынужденной эластичности, при превышении которого начинается течение материала, обратимое до значений деформации 40—50% при напряжении 41—55 ЛШа. При возврате к нулевому напряжению материал с трещиной серебра характеризуется обратимостью ползучести с замедляющейся скоростью [c.365]

Кинетика роста трещины серебра в метаноле объясняется течением жидкости сквозь пористый материал, содержащий трещины серебра (в котором среднее расстояние между пустотами 0,25 мкм, размер пустот 72 нм, а предел вынужденной эластичности при образовании трещины серебра 9 МПа) [c.369]

При высоких коэффициентах вытяжки напряжение образования трещины серебра, приложенное параллельно направлению вытяжки, выше предела вынужденной эластичности при [c.370]

Исследование связи между напряжением вынужденной эластичности Ор и напряжением начала роста трещины серебра о, [c.371]

В работах Ю. С. Лазуркина было показано, что в интерьале между температурами стеклования и хрупкости (т. е. ниже температуры стеклования) полимеры под действием больших внешних сил могут подвергаться значительным деформациям без разрушения. Такие деформации коренным образом отличаются от обычной пластической деформации, так как исчезают при нагревании разгруженного образца. Это явление получило название вынужденной эластичности. Оно обусловлено высокоэластической деформацией полимера, вызываемой действием больших внешних сйл при температуре ниже температуры стеклования, так как в этих условиях снижается энергия активации молекулярных перегруппировок, [c.587]

Даже при таких малых деформациях кажущийся модуль Юнга зависит от скорости деформирования. Это указывает, что Е неоднозначно определяется энергией упругого деформирования угловых связей в цепях, длиной связей и межмолеку-лярными расстояниями, но, кроме этого, характеризуется чувствительностью ко времени смещений атомов и небольших атомных групп. В следующей области деформации (1—5%) напряжение и деформация уже не пропорциональны друг другу. Здесь происходят структурные и конформационные перестройки, которые обратимы механически, но не термодинамически. В этом случае говорят о неупругом (вязкоупругом в узком смысле), или параупругом, поведении. За пределом вынужденной эластичности начинается сильная переориентация цепей и ламеллярных кристаллов, а сам процесс обычно носит название пластическое деформирование . Под чисто пластическим деформированием можно понимать переход от одного равновесного состояния к другому без внутренних напряжений. Последнее особенно важно в связи с тем, что следующая после предела вынужденной эластичности деформация связана главным образом с механически обратимыми неупругими конфор-мационными изменениями молекул, а не с их перемещением друг за другом. До тех пор пока не достигнуто состояние равновесия с помощью соответствующей термообработки, сильно вытянутые образцы могут в значительной степени возвращаться в исходное состояние после снятия напряжения. Исходя из содержания настоящей книги, основное внимание следует уделять не процессам, вызывающим или сопровождающим молекулярную переориентацию (которая в основном понимается как эффект упрочнения), а процессам повреждения, т. е. разрыва цепи, образования пустот и течения. Последние процессы постепенно нарастают в области деформаций сразу же за пределом вынужденной эластичности вплоть до окончательного разрушения. К числу процессов, вызывающих повреждения, следует также отнести явление вынужденной эластичности при растяжении или образование трещины серебра в стеклообразных полимерах, которые будут рассмотрены в гл. 9. [c.38]

Из других расчетов наилучшее совпадение с экспериментом получено для критериев Хубера—Мизеса—Хенки и Кулона. Поверхность ослабления в пространстве напряжений, описываемая выражением (3.9), представляет собой цилиндр с осью вдоль пространственной диагонали. Проекции этого цилиндра на плоскость (оь Ог) являются эллипсами, симметричными относительно начала координат. Один такой эллипс показан на рис. 3.5. Поверхность ослабления, соответствующая критерию Кулона, имеет форму конуса. Его проекции на плоскость (оь Оз) также являются эллипсами, которые, однако, смещены относительно начала координат. По-видимому, в экспериментах по вынужденной эластичности при двуосном нагружении [c.69]

С учетом всех перечисленных выше фактов предлагается следующая модель деформационного поведения эластомеров ниже их температуры перехода в стеклообразное состояние. В области I межмолекулярное притяжение достаточно сильное и сегменты цепей подвергаются энергоэластическому деформированию. Вначале постеиенно и затем за пределом вынужденной эластичности более активно происходит проскальзывание и иереориентация сегментов цепей. Разрыв цепей незначителен, поскольку цепи проскальзывают, а не разрываются. В температурной области II, где происходит хрупкое разрушение независимо от предварительной ориентации, межмолекулярное притяжение, по-видимому, достаточно велико, так что осевое нагружение сегментов цепей сравнимо с их напряжением разрушения. При отсутствии локального деформационного упрочнения наибольшая трещина, возникающая в образце в процессе его деформации до значения 5%, будет быстро расширяться, вследствие чего прекратится рост любых других зародышей трещин. На примере термопластов было показано, что образования, по существу, одной плоскости разрушения едва достаточно для получения регистрируемого количества сво- [c.214]

Вынужденная эластичность при сдвиге, т. е. начало сильных межсегментальных смещений в неориентированном термопласте, отчетливо проявляется на кривой напряжение—деформация. В испытаниях на растяжение обычно имеет место падение условного напряжения, а точку вынужденной эластичности определяют как точку максимума нагрузки (рис. 2.10, кривые бив). В других видах испытания, например в испытаниях на сжатие, может происходить падение нагрузки или его может не быть совсем, но всегда можно отметить резкое уменьшение йа/ёг. Важное явление вынужденной эластичности интенсивно исследовалось. Обзорные статьи по данному вопросу публиковались в последние годы почти ежегодно, например [114, 154—164]. [c.303]

Установлено, что данное выражение справедливо для ряда полимеров (ПВХ, ПК, ПММА, ПС, ацетата целлюлозы) в более или менее широких интервалах температур и скоростей деформации [154, 156, 158]. Значения у (зависящих от температуры) активационных объемов при комнатной температуре заключены в интервале 1,4 нм (ПММА) — 17 нм (ацетат целлюлозы). Это означает, что, согласно данному представлению, деформация полимеров при достижении предела вынужденной эластичности обусловлена термически-активированным смещением молекулярных доменов в объемах, размеры которых в 10 (ПММА) — 120 (ПВХ) раз больше длины мономерного звена. Ряд авторов указывал [155—158, 160], что приведенный выше критерий (8.29) соответствует критерию вынужденной эластичности Кулона To+ ip = onst. Коэффициент трения ц обратно пропорционален у. Анализируя свои экспериментальные данные по поликарбонату с учетом выражения (8.29), Бауэне— Кроует и др. [158] приходят к выводу о существовании двух процессов течения. Они связывают их с а-процессом (скачки сегментов основных цепей) и с механизмом механической -релаксации. [c.304]

Модель Дагдейла [7] несколько иначе учитывает влияние пластического деформирования перед вершиной трещины. В ней рассматривается фактическая трещина, включающая пластическую область размером г,,, а напряжение вынужденной эластичности соответствует дополнительному напряжению, действующему, как правило, на границе между упругой и пластической областью. Дополнительное напряжение стремится изогнуть поверхность фактической трещины. С учетом механического равновесия получаем следующие выражения [6, 7] [c.340]

Трещины серебра напоминают пеиу с открытыми ячейками, диаметр полостей и участков полимера которой в среднем равен 20 нм. При дальнейшем растяжении продолжается процесс образования трещин серебра. Уменьшение модуля упругости и предела вынужденной эластичности с увеличением деформации объясняется уменьшением плотности, вызванного этой деформацией, и последующего увеличения коэффициента концентрации напряжения на микроскопических элементах полимера, содержащего трещины серебра. Высокие скорости восстановления материала с трещинами серебра после ползучести определяются в основном его поверхностным натяжением и большой внутренней удельной площадью поверхности таких трещин [c.365]

Физикохимия полимеров (1968) -- [ c.209 , c.210 , c.214 , c.216 ]

Прочность и разрушение высокоэластических материалов (1964) -- [ c.3 , c.5 , c.22 , c.25 , c.66 , c.71 ]

Введение в физику полимеров (1978) -- [ c.301 ]

Физико-химические основы получения, переработки и применения эластомеров (1976) -- [ c.322 ]

Физико-химия полимеров 1963 (1963) -- [ c.227 , c.230 , c.234 ]

Физико-химия полимеров 1978 (1978) -- [ c.182 , c.183 ]

Кристаллизация каучуков и резин (1973) -- [ c.11 ]

Деформация полимеров (1973) -- [ c.142 , c.151 ]

Физико-химия полиарилатов (1963) -- [ c.79 ]

Основы переработки термопластов литьём под давлением (1974) -- [ c.29 ]

Химическая стойкость полимеров в агрессивных средах (1979) -- [ c.233 ]

Физико-химические основы производства искусственных и синтетических волокон (1972) -- [ c.23 , c.290 , c.292 ]

Структура и механические свойства полимеров Изд 2 (1972) -- [ c.137 ]

Химия сантехнических полимеров Издание 2 (1964) -- [ c.43 , c.83 ]

Химия и технология синтетического каучука Изд 2 (1975) -- [ c.51 ]

Прочность полимеров (1964) -- [ c.46 , c.65 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология