Эластомеры вязкоупругое разрушение

Вязкоупругое разрушение эластомеров [c.46]

ВЯЗКОУПРУГОЕ РАЗРУШЕНИЕ УСИЛЕННЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ [c.264]

Отсюда следует, что кинетика процесса разрушения эластомера определяется главным образом не разрывом химических связей, происходящим на последнем этапе микрорасслоения, а процессами вязкоупругости в местах концентрации напряжения (в очагах разрушения). Таким образом, вклад релаксационных процессов в кинетику процесса разрушения является определяющим в отличие от хрупкого разрушения, где основной вклад в кинетику разрушения дают термофлуктуационные разрывы химических связей полимерных цепей. [c.344]

Существует тесная связь между релаксационными и прочностными свойствами полимеров. Выше уже говорилось о том, что разрушение некоторых типов полимеров (например, эластомеров) при одноосном растяжении можно рассматривать как вязкоупругий процесс. При этом учитывается, что молекулярные процессы, ведущие к разрушению, протекают в очень малом объеме материала. В теориях, описывающих разрушение полимеров как рост трещин, обычно учитывают, что молекулярные [c.303]

Отсюда следует, что кинетика процесса разрушения эластомера определяется главным образом не разрывом поперечных химических связей, происходящим на последнем этапе микрорасслоения, а вязкоупругими процессами в местах концентра- [c.230]

Долговечность полимеров выше Тс. определяется Х-процесса-ми релаксации, ответственными за медленные физические процессы релаксации в эластомерах и вязкое течение. Энергия активации всех процессов вязкоупругости (включая вязкое течение) и разрушения эластомеров одна и та же. Для полярных эластомеров ниже температуры Тя долговечность и вязкость контролируются я-релаксационным процессом (распад дипольных узлов), а выше Тп — по-прежнему А,-процессами релаксации. [c.242]

Существует устойчивая корреляция между акустическими и прочностными свойствами полимеров. Неоднократно делались попытки рассматривать разрушение эластомеров при одноосном растяжении как вязкоупругий процесс. При этом предполагалось, что молекулярные процессы, ведущие к разрушению, протекают в очень малом объеме материала. Важную роль играет вязкоупругий характер этих процессов . В теориях, описывающих разрушение полимеров как рост трещин, обычно учитывают, что молекулярные цепи в вершине трещины под действием высокой концентрации напряжения растягиваются вплоть до их разрушения. В связи с этим почти все теории разрушения, используемые для объяснения прочностных свойств полимеров, указывают на связь между вязкоупругими и прочностными свойствами . [c.268]

Релаксационные овойства играют существенную роль-в деформации и разрушении эластомеров, поскольку эти процессы происходят обычно в неравновесном режиме. Более того, в эластомерах развитие вязкоупругости определяет и процесс разрушения, поскольку в обоих случаях главным является преодоление межмо-лекулярных взаимодействий [41]. Следствием этого яв ляется применимость соотношения ВЛФ к данным по разрывной прочности резин [42], что в последнее время широко используется [43]. [c.53]

Изменение механических потерь с изменением температуры сказывается на характере температурной зависимости прочности полимеров. При переходе к высокоэластическому состоянию, где существенную роль начинает играть молекулярная подвижность, разрушение протекает совместно с деформированием материала как в микрообъемах, так и во всем материале. Это особенно характерно для эластомеров, в процессе разрушения которых принципиальную роль играют явления вязкоупругости. [c.76]

Рассмотрим взаимосвязь механизмов разрушения и вязкоупругости полимера в высокоэластическом состоянии на примере эластомеров. Основные результаты по прочности были получены при длительных и скоростных испытаниях на разрыв эластомеров в работах Бартенева [202—204] и Гуля [191]. [c.81]

Таким образом, в эластомерах как процесс разрушения, так и процессы вязкоупругости, к которым относятся стеклование, вынужденноэластическая деформация, высокоэластическая деформация, релаксация напряжения и вязкое течение, характеризуются одной и той же энергией активации (табл. 1.4). [c.84]

Обнаруженная взаимосвязь процессов вязкоупругости и разрушения открывает перспективу прогнозирования прочностных свойств эластомеров по их вязкоупругим свойствам и наоборот. [c.84]

Согласно теории Буше—Халпина [69], разрушение эластомеров определяется ограниченной вязкоупругой растяжимостью каучукоподобных нитей. Авторы данной концепции предполагают, что большая часть волокон на вершине растущей трещины натянута до своего критического удлинения Кс,- Образец разрушается при большей деформации Хь, когда <7 волокон разорвутся за время Величины кь и Кс связаны через ползучесть материала и коэффициент концентрации напряжений. Предложенная теория позволяет рассчитать удлинение при разрыве кь, если известна ползучесть. При этом не учитывается зависимость концентрации напряжения от длины растущей трещины или уменьшения долговечности одного волокна в процессе ползучести образца. Предполагается, что все волокна придется вытянуть от практически нулевого удлинения до Кс-В первую очередь это удлинение будет влиять на численные значения д, которые можно рассчитать путем построения экспериментальных поверхностей ослабления материала. Группа из д волокон при статистическом развитии событий, когда разрушение одного из них может повлечь за собой полное разрушение последующего, определяется средней долговечностью < ь>, равной и распределением Пуассона для (ь. [c.91]

Экспериментальное и теоретическое исследование непрерывного роста трещины в вязкоупругой среде проводил Кнаусс [29]. На примере полиуретанового эластомера ( солитан 113 ) он изучил рост трещины при чистом сдвиге и получил решение вязкоупругой граничной задачи на собственные значения о распространении трещины в изотропном однородном несжимаемом твердом теле. Он нашел, что получаемая ранее особенность напряжения у вершины трещины исчезает. При таких условиях коэффициент интенсивности напряжения описывает лишь условия дальнего поля нагружения. Кнаусс установил, что энергия разрушения, зависящая от скорости процесса, по существу, является произведением внутренней энергии разрушения , вероятно, молекулярной природы и безразмерной функции, которая учитывает реологию материала, окружающего вершину трещины. Для полиуретанового эластомера внутренняя [c.357]

Роль вязкоупругих процессов в разрушении эластомеров следует из независимого цикла работ Томаса, Лейка, Линдлея, Маллин-за, Джента, Эндрюса, Смита и других английских ученых [12.1— 12.5 82]. [c.338]

Полученные результаты свидетельствуют о том, что процессы вязкоупругости и разрушения как в полярных эластомерах, так и в неполярных эластомерах определяются флуктуацнонной природой и молекулярной подвижностью надмолекулярных образований и соответственно Я-процессами релаксации, а также молекулярной подвижностью локальных диполь-дипольных узлов молекулярной [c.351]

Энергия активации всех указанных процессов инвариантна относительно напряжений (до 10 МПа), деформации растяжений (до 300%) и не зависит от того, сшит или иесшит эластомер. Кроме того, установлены границы температурно-силового диапазона инвариантности энергий активации процессов вязкоупругости и разрушения. Совпадение энергий активации различных процессов в этих границах свидетельствует об общности природы процессов релаксации и разрушения в высокоэластиче-ском состоянии. Полученная корреляция прочностных и релаксационных характеристик эластомеров позволяет прогнозировать прочностные свойства эластомеров по данным их релаксационной спектрометрии, учитывая, что аналогичные релаксационные, реологические свойства и степенной закон долговечности наблюдаются и для других эластомеров [7.107—7.109]. [c.235]

Хотя верно утверждение, что разрушение любого тела начинается со слабого места, тем не менее более строгим является представление, что зависящее от времени и температуры вязко-у1 ру ое течение материала в вершине микротрещины определяет х р тер распространения трещины разрушения [812, 847] (см. р З . 1.6). Халпин и Бики [354] рассмотрели разрушение усилен-эластомеров с точки зрения вязкоупругого течения. Как по-к4зщкз, на рис. 10.15, огибающая разрывов саженаполненных образцов бутадиен-стирольного каучука зависит от степени их уси- [c.264]

Халпин и Бики приписывают возрастание усиления процессам, увеличивающим временной интервал вязкоупругих движений системы наполнитель — каучук, и делают вывод о том, что снижение прочности при повышенных температурах обусловлено возрастанием скорости вязкоупругого отклика на деформацию образца. Из исследований Халпина — Бики следует важный вывод о применимости принципа температурно-временной суперпозиции к явлению разрушения усиленных эластомеров. [c.266]

Вое и Моравски [98] провели исследование механических и электрических свойств наполненного эластомера СКС-ЗОА. В области малых деформаций модуль снижается (рис. 8.31), что согласуется с вязкоупругими свойствами резин при малых деформациях и механизмом разрушения узлов 4 (см. рис. 8.3) при увеличении деформации. Затем наблюдается (после 10% растяжения) пологий участок. При больших растяжениях (после 100%) происходит сильное возрастание динамического модуля вплоть до разрыва (700%), что связано с ориентацией цепей в мягкой составляющей наполненного эластомера. Электропроводность при растяжении также возрастает (с самого начала растяжения), но затем при растяжениях свыше 400% резко уменьшается. Увеличение проводимости происходит из-за ориен- [c.272]

Уравнение (V.81) носит частный характер и выполняется для твердых полимеров. В случае эластомеров для отыскания связи между разрывным напряжением и деформацией рассматривают вязкоупругие свойства материала с привлечением уравнения Муни— Ривлина [см. уравнение (П1.17)] и процесс роста трещин. Большой материал по исследованию разрушения резин приведен в монографии В. Е. Гуля [c.431]

Различные исследователи — Бикки, Смит и Стедри — использовали метод Ферри в работах для обработки данных по прочности и долговечности эластомеров [224, 225]. Этот метод не имел, однако, достаточного экспериментального обоснования. Исходя из общности механизмов вязкоупругости и разрушения эластомеров, ясно, что применение метода Ферри в прогнозировании прочностных свойств эластомеров имеет некоторое основание. С другой стороны, метод Ферри неприменим к прогнозированию прочностных свойств твердых полимеров, особенно в хрупком состоянии. Это объясняется различием в механизмах процессов вязкоупругости и хрупкого разрушения полимеров. В последнее время методам прогнозирования механических свойств полимеров уделяется большое внимание [226, 227]. [c.87]

Глава Временная зависимость прочности должна представлять интерес для исследователей, занимающихся свойствами твердых полимеров. Она состоит из двух разделов Феноменологическое исследование процесса разрушения эластомеров в стеклообразном состоянии , написанного редактором, и Разрушение аморфных ненаполненных полимеров , написанного Р. Лэнделом и Р. Федорсом. Первый посвящен в основном процессам, предшествующим разрушению. В нем рассмотрено явление растрескивания и сопутствующие ему физические эффекты (например, изменение коэффициента отражения света). Второй посвящен описанию вязкоупругих свойств полимеров и принципу температурно-временной суперпозиции, которые обсуждаются совместно с явлениями, наблюдаемыми при разрушении каучукоподобных твердых тел. В этом разделе затрагивается также проблема усталости и сопоставляются теоретические результаты с экспериментальными данными. [c.9]

Тенденция изменения значений у (см. рис. 11) становится понятной, если обратить внимание на то, что поверхность разрушения стеклообразного полиметилметакрилата в значительной степени каучукоподобн а в момент разрушения при 50° С, но кожеподобна, когда разрушение происходит при —196° С. Хотя это и кажется еобычным, однако, по-видимому, вполне возможно вследствие необычных неупругих явлений, рассматриваемых в этом разделе, и явлений, рассматриваемых И. Уолоком и С. Ньюманом в статье Топография разрушения и Б. Роузеном в статье Феноменологическое исследование процесса разрушения эластомеров в стеклообразном состоянии . Перенапряжение и рассеяние энергии деформации в условиях нарушения устойчивости при разрушении при довольно хорошей теплоизоляции и в сочетании с вязкоупругой механической реакцией могут привести к действительно необычным локальным эффектам (см. Б. Роузен Феноменологическое исследование процесса разрушения эластомеров в стеклообразном состоянии , рис. 3). [c.168]

В теории А. Бики рассматриваются эластомеры в квазиравновесном состоянии, поэтому влияние вязкоупругих свойств на прочность не принимается во внимание. Если предположить, что в материале имеются надрывы, то при некотором значении удлинения ослабленная область начнет разрушаться. Если при этом произойдет релаксация, то локальное напряжение пройдет через максимум. Очевидно, следует предположить, что запасенная упругая энергия при этом будет распределяться между соседними областями до тех пор, пока при некоторых условиях процесс не примет катастрофический характер и не произойдет макроскопическое разрушение образца. [c.343]

Эти соображения приводят к задачам, аналогичным возникающим при изучении зарождения и роста трещин. По мере уменьшения размера источников напряжений их влияние изменяется. В случае полимерных веществ сшивки между молекулами могут играть роль источников напряжений (см. Феноменологическое исследование процесса разрушения эластомеров в стеклообразном состоянии , Б. Роузен). Распространение результатов этой работы на случай трехмерных включений и сжимаемых материалов в принципе возможно, но сопряжено с большими трудностями при анализе. Это же относится и к вязкоупругим включениям и материалам, описываемым с помощью операторов более высокого порядка. Во всех случаях число псевдохарактеристических времен увеличивается. Например, в случае связанных или не связанных с блоком включений для тел Максвелла и Фойхта число времен релаксации или запаздывания возрастает до четырех, и уже оказывается невозможным получить простые формулы. [c.517]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология