Волокнистый характер разрушения

Микроволокна используют для создания волокнистых КМ. На рис. 3.41 приведены схемы возможного расположения коротких волокон в матрице и их дифракционная картина [18]. Для получения последней микрофотографию используют как дифракционную решетку. На рис. 3.42 показан характер разрушения композиционного материала А — АЬОз (волокна) при сжатии. Излом происходит при изгибе волокон. Последние проскальзывают друг относительно друга, сообщая сдвиговую нагрузку матрице. [c.112]

Таким образом, в зависимости от металла, условий и характера нагружения разрушение происходит по механизму вязкого или хрупкого разрушений. Вязкое разрушение реализуется в результате макроскопической или локальной потери устойчивости пластических деформаций. Деформации, предшествующие вязкому разрушению, достаточно велики и составляют более 10-15%. При нормальных условиях эксплуатации трубопроводов и сосудов вязкое разрушение возможно лишь при наличии макроскопических дефектов. Излом при вязком разрушении волокнистый, иногда имеет шиферность, древовидность, [c.74]

Характер поверхности разрушения резин зависит от условий разрушения [76]. При низких температурах, высокой полярности каучуков, большой густоте сетки или больших скоростях разрушения, когда механизм разрушения близок к хрупкому и для описания процесса пригодна формула Журкова (8.37), поверхность разрушения зеркальна. При малых скоростях разрушения для неполярных или слабосшитых резин поверхность разрушения шероховатая. Это является следствием образования ориентированных тяжей вдоль направления разрущения, разрыв которых и приводит к разрушению образца. Чем мягче резина, тем лучше она описывается уравнением Бартенева (8.38), тем четче выступает шероховатость поверхности разрушения. Аналогичные тяжи наблюдаются и при отслаивании клеевых пленок, закономерности разрушения которых также описываются уравнением (8.38) [78]. Такой волокнистый характер разрушения связывают с существованием в резине над- [c.333]

Эти методы позволяют также зафиксировать различия в характере разрушения неориентированных (при малых деформациях) и ориентированных (при больших деформациях) образцов. Такое различие четко видно при рассмотрении характера роста трещины в закристаллизованном образце. При малых деформациях такой рост происходит перпендикулярно направлению растяжения (см. рис. 60, а, б), при больших деформациях трещина растет вдоль направления растяжения (рис. 60, в), так как наиболее слабыми местами являются аморфные прослойки между фибриллами. Весьма четко фиксируется продольное расслоение образца при хрупком разрушении предварительно, перед охлаждением, деформированного образца (рис. 62). Такой же волокнистый характер разрушения известен для кристаллизующихся при растяжении эластомеров, разрушающихся при больших деформациях - [c.207]

Как прочность и тип связи на фанице раздела влияют на характер разрушения волокнистого композита [c.182]

При деформации гуттаперчи исходная сферолитная структура (рис. IV.54) разрушается и образуются волокнистые структуры, ориентированные вдоль оси вытяжки (рис. 1У.55). Характер разрушения сферолитов и их деформация в процессе вытяжки отличаются большим разнообразием. [c.315]

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]

Если скорости деформирования ограничены уровнем эксплуатационного нагружения (близкого к статическому), то образцы натурного сечения можно испытывать, используя стандартное оборудование. Типичным методом испытаний медленным изгибом является метод Ван дер Вина [45]. Образцы натурной толщины (например, из листа) с выдавленным надрезом (рис. 4.7) испытываются на изгиб в определенном диапазоне температур. За критерий принимается переходная температура, соответствующая обусловленному прогибу образца при разрушении и характеру излома, чаще всего при 50% волокнистости. [c.151]

Виды разрушения полимерных материалов могут быть различными в зависимости от способов их получения и условий эксплуатации. Для полимерных покрытий характерны потеря блеска (начальная стадия разрушения), меление, структурные дефекты, растрескивание и отслаивание для эластомерных систем, формирующихся на гибких подложках (тканях, волокнистых основах), — коробление, закручивание и растрескивание. В связи с этим внутренние напряжения в полимерных покрытиях зависят от различных физико-химических факторов строения макромолекул и их конформации характера образуемых ими надмолекулярных структур числа, природы и распределения возникающих между ними локальных связей условий нанесения, отверждения и эксплуатации толщины пленки, природы твердой поверхности (подложки, наполнителей, армирующих материалов) и др. [51]. [c.37]

Механизм деформирования стеклопластиков при сжатии и срезе существенно отличается от механизма деформирования при растяжении. Отличие обусловлено особенностями строения материала (наличием волокнистой арматуры). Предполагается, что при сжатии анизотропных волокнистых материалов разрушение происходит за счет потери устойчивости волокон [162]. Однако на характер разрушения стеклопластиков при сжатии существенно влияют и свойства связующего. Например, однонаправленные стеклопластики АГ-4С и 27-63С при сжатии вдоль волокон разрушаются совершенно по-раз-ному. Образцы из АГ-4С, материала на основе более хрупкого и менее прочного связующего, разрушаются обычно вдоль волокон. У образцов из 27-63С, материала с более прочным и эластичным связующим, происходит смятие одного из торцов. Часто разрушение при одноосном сжатии осуществляется путем среза под некоторым углом к направлению приложения нагрузки. Этот вид разрушения характерен для стеклопластиков без ярко выраженной ориентации волокон. Угол наклона поверхности разрушения к направлению сжимающего усилия зависит от структуры и степени анизотропии материала. [c.232]

Образование сильноориентированных тяжей на первой стадии разрушения связано с преодолением межмолекулярных связей. Поэтому молекулярный механизм медленного разрыва эластомеров состоит из элементарных актов, включающих преодоление межмолекулярного взаимодействия при образовании тяжей и разрыв химических связей. Волокнистый характер разрыва, вероятно, связан с процессом микрорасслоения надмолекулярной структуры полимера. [c.82]

При разрушении образцов с тонким слоем связующего на поверхности или при испытании однонаправленных композиций разрушение нескольких волокон приводит к возникновению продольных трещин, длина которых зависит от распределения дефектов по соседним волокнам. Эти волокна разрушаются, когда напряжения с учетом концентрации в трещине расслоения превышают прочность волокон в их слабом месте. За разрушением одного или нескольких волокон снова следует расслоение и в результате развития процесса получается излом волокнистого характера. Вследствие расслоения разрушение переносится на другие слабые места в материале. [c.203]

Скачкообразный переход Оо при изтутенении содержания волокнистого наполнителя в композите, казалось, можно было бы связать с изменением характера разрушения на наиболее слабом участке, определяющем начало процесса разрушения (от матрицы к волокну). Однако для этого надо допустить, что адгезионные связи волокно-матрица не имеют большого значения, что противоречит всем другим данным. Кроме того, известно, что зарождение и прорастание трещин в свободном материале и материале с покрытием различается. Полимерное покрытие, как правило, задерживает момент появления критических трещин, пленка воды снижает этот барьер и т. д. [c.197]

Характер роста очагов разрушения, определяющий общую картину макроразрушения материала, зависит от природы полимера. Например, в волокнах разрушение часто принимает своеобразный волокнистый характер, особенно часто проявляющийся при многократных деформациях. В этом случае при первых циклах нагружения происходит упрочнение материала за счет дополнительной ориентации макромолекул в направлении действия силы. В дальнейших циклах нагружения происходит. расшатывание структуры волокна, отделение волоконец друг от друга и, наконец, — разрыв отдельных волоконец в разных точках. В результате этого место разрыва волокна выглядит неровным, разрыв имеет волокнистый характер. [c.88]

Вторая зона также покрыта окислами, но имеет более волокнистое строение, что свидетельствует об ускоренном распространении трещины. Третья зона, как правило, имеет волокнистый излом, без следов выраженного окисления. Коррозионно-усталостные разрушения чаще носят транскристаллитный характер (по телу зерен) с притупленной трещиной и ступенчатой поверхностью (рис. 1.1,6). Длительные остановы способствуют локальным уш(ирени-ям контура развивающейся трещины (рис. 1.2,6). Коррозионно-усталостные трещины иногда приводят к весьма протяженным разрушениям (рис. 1.2,а). Наиболее вероятно инициирование коррозионно-усталостных трещин в области сварных соединений в силу их структурномеханической и электрохимической неоднородности, наличия трещиноподобных дефектов, сварочных напряжений и др. Для иллюстрации на рис. 1.3,а, представлен общий вид разрушения сварного соединения выпарного биметаллического аппарата. Разрушение произошло в результате инициации коррозионно-усталостной трещины в области сварного соединения, выполненного с явным нарушением требований ОСТа 26-291-79 (Сосуды и аппараты сварные стальные. Технические требования). Смещение кромок сварного соединения превышало 50% толщины соединения, тогда как по указанному документу оно не должно превышать 50% толщины плакирующего слоя. [c.12]

В производстве древесно-волокнистых плит размол приводит к разрушению преимущественно межклеточного вещества и незначительному повреждению клеточных стенок. В результате образуется малофибриллированное древесное волокно, поверхность которого большей частью покрыта лигнином. Химический состав древесины определяет характер процессов, протекающих при последующем горячем прессовании, во всем объеме клеточной стенки. При повышенной температуре в присутствии воды и кислорода воздуха происходят термогидролитические превращения высокомолекулярных компонентов древесного комплекса, сопровождающиеся реакциями окисления Под термогидролнтическими превращениями понимают совместно происходящие реакции гидролитической и термической деструкции и конкурирующие реакции сшивания цепей. [c.225]

Таким образом, в зависимости от качества металла, условий и характера нагружения разрушение происходит по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Вязкое разрушение реализуется в результате макроскопической или локальной потери устойчивости пластических деформаций. Деформадии, предшествующие вязкому разрушению, достаточно велики и составляют более 10-15 %. При нормальных условиях эксплуатации трубопроводов и сосудов вязкое разрушение возможно лишь при наличии макроскопических дефектов. Излом при вязком нарушении волокнистый, иногда имеет шиферность, древовидность, слоистость. Хрупкое разрушение трубопроводов и сосудов возможно при существенном охрупчивании метаплов и наличии микро- и макроскопических дефектов. Хрупкое разрушение характеризуется кристалличностью, наличием радиальных рубцов в изломе, малым значением утяжки (менее 20 %) и оста- [c.21]

Повышение анизометричности путем диспергирования волокнистых систем зависит не только от характера внутренней структуры измельчаемого материала, но и от совокупности физико-химических и механических воздействий, обеопечивающих возможно более полное разделение элементарных фибрилл и предотвращающих их разрушение. Различные приемы физико-химической обработки, направленные на удаление веществ, играющих роль адгезивов и склеивающих волокнистые частицы, на уменьшение сил межмолекулярного (а иногда и химического) взаимодействия между отдельными волокнами, играют, пожалуй, наиболее важную роль. Механическая обработка подготовленного таким образом волокнистого сырья сводится к раздергиванию разделенных фибрилл, осуществляемому в условиях, позволяющих избежать их разрыва и обеспечиваемых специальным выбором рабочих органов и их кинематики, особыми гидродинамическими условиями в диспергирующих аппаратах [c.8]

При резании наполненных реактопластов затупленным резцом на образующейся поверхности возникают дефекты, тип и размер к-рых в значительной мере зависят от характера взаимодействия связующего с наполнителем. В случае больших внутренних напряжений (напр., в стеклопластиках) происходит хрупкое разрушение материала с образованием глубоких трещин, сколов, отслаиванием значительных участков материала и разлохмачиванием волокнистого наполнителя. Еслп связующее способно глубоко пропитывать наполнитель (гетинакс, текстолит), то дефекты поверхности носят мепее выраженный характер, без элементов хрупкого разрушения. [c.111]

При анализе работы разрушения композиционных материалов учитывалась микромеханика процессов разрушения и влияние на нее природы компонентов материала и характера их взаимного распределения. С точки зрения конструирования изделий необходим анализ макропроцессов разрушения композиционных материалов в присутствии надрезов, дефектов и других параметров конструкций, размеры которых значительно превосходят диаметр волокон. С первого взгляда это кажется невозможным, так как разрушение композиционных материалов в значительной степени меняется при наличии слабых границ раздела, а характер распространения трещин не удовлетворяет условиям, необходимым для применения основ механики разрушения. Однако экспериментальные данные свидетельствуют о возможности при определенных условиях применения к композиционным материалам основных представлений механики разрушения. Ву [135] показал, что подход механики разрушения к анализу распространения трещин в гомогенных, но анизотропных пластинах, может быть ограниченно применен к однонаправленным волокнистым композиционным материалам. Он определил критическое напряжение, необходимое для роста трещин различной длины параллельно волокнам при растяжении и сдвиге, и показал, что для всех случаев соотношение [c.132]

Оуэна с сотрудниками в большинстве случаев проводили испытания при растяжении на широких пластинах с надрезами. При сравнении результатов, полученных различными исследователями, возникают определенные трудности, обусловленные тем, что различные методы дают различные результаты и не известно, какой из них даст, так сказать абсолютные результаты . Например, в двух работах [109, 116] было установлено, что для материалов, содержащих 40% (об.) высокомодульных углеродных волокон, Кс примерно равен 40 МН/м г при растяжении пластин с надрезом, независимо от длины надреза. С другой стороны, при испытании аналогичных материалов при четырехточечном изгибе образцов с надрезом найденные значения Кс составляли величину около 16 МН/м 2 при отношении глубины надреза к толщине образца от 0,3 до 0,7 и значительно более низкие значения Кс при меньших отношениях глубины надреза к толщине. Эллис и Харрис [116] сравнивали параметры вязкости разрушения, определенные различными способами, для материалов на основе эпоксидной смолы и высокомодульных и высокопрочных углеродных волокон. Они определяли общую работу разрушения YF, работу инициирования трещины уг (площадь под кривой нагрузка — деформация до максимальной нагрузки, при которой начинается быстрый рост трещины), а также критическую скорость высвобождения упругой энергии Ос по методу определения податливости образца с трещиной. Все измерения проводились при низкоскоростном изгибе образцов с надрезом. По данным Кс, полученным при растяжении и изгибе, используя уравнение (2.27), они рассчитали эквивалентные значения Ос. Для того, чтобы сделать это, необходимо было использовать податливость С, учитывающую ортотропный характер волокнистых композиционных материалов. Зих, Пэрис и Ирвин вывели полную форму уравнения (2.27) [4], в котором С является функцией всех констант в тензоре податливости. Для ортотропных материалов с одной резко выраженной осью анизотропии, таких как однонаправленные композиционные материалы с непрерывными волокнами типа углеродных, их уравнение может быть записано в упрощенной форме [c.134]

Подготовка субстратов к склеиванию определяется влиянием шероховатости и химической природы соединяемых поверхностей на прочность и долговечность конечных изделий. Роль первого фактора нередко преувеличивают, полагая [249, 413], что а-цианакрилатные адгезивы непригодны для крепления впитывающих их пористых материалов. Действительно наиболее эффективно соединение гладких поверхностей [414], но вязкость и продолжительность полимеризации данных мономеров нетрудно повысить до пределов, обеспечивающих возможность склеивания и такого субстрата с весьма развитой поверхностью, как древесина. Разрушение конструкций из ели, дуба [297], бука [297, 364] и древесно-волокнистых материалов [415] имеет ярко выраженный когезионный характер. Скорость проникновения этих адгезивов вглубь названных субстратов настолько высока, что ее целесообразно снижать предварительной герметизацией древесины растворами натурального или полихлоропренового эластомеров с добавками изоцианатов. Подобная подготовка позволяет нивелировать различие в прочности адгезионных соединений различных пород древесины, полученных с помощью а-цианакрилатов для изделий из розового и тикового дерева, китайской айвы и сосны сопротивление изгибу составляет 0,12—0,15 МПа [416]. В этой связи показательно, что одна из самых распространенных областей применения а-цианакрилатов — крепление алюминия и его сплавов, оксидный поверхностный слой которых характеризуется, как известно, высокой пористостью. По данным поляризационной ИК-спектроскопии изменение структуры слоя толщиной менее 1 мкм определяет изменение типа молекулярной ориентации молекул адгезивов [309]. В результате этого зашкуривание сплава Д16 хоть и снижает сопротивление сдвигу адгезионных соединений, полученных с помощью [c.113]

Известно [121], что механические свойства полимеров при прочих равных условиях зависят от скорости деформации. Это было показано на примере полиизо-бутнлена п каучуков [122—125], эпоксидов [126] и полиэфиракрилатов [127]. Зависимость деформационно-прочностных свойств полимеров от скорости деформации обусловлена изменением числа, природы и соотношения связей внутри н между надмолекулярными структурами, участвующими в процессе дефор.мации и разрушения пространственной сетки. Перераспределение связей в системе в зависимости от скорости приложения нагрузки оказывает существенное влияние на морфологию и размер надмолекулярных структур и характер образуемой ими сетки. Исследованию структурных превращений в процессе деформации полимеров посвящено небольшое число работ, выполненных главным образом для линейных и кристаллизующихся полимеров. Так, при растяжении натурального каучука и СКБ-30 первоначальная ленточная структура разрушалась, причем из Л0ИТ вытягивались пачки-цепей [128]. После ориентации нолиметилметакрила-та удалось наблюдать волокнистую структуру [129], в то время как обычный полиметилметакрилат имеет доменную структуру [130]. Предполагают [131], что влияние скорости нагружения и скольжения на износ полиэтилена, политетрафторэтилена, поликапролактама и фенолоформальдегидов обусловлено изменением морфологии надмолекулярной структуры в контактном слое полимера. [c.155]

В результате проникновения влаги в норы, капилляры и другие дефектные места стеклопластиков их прочность мoнieт существенно понижаться. Это понижение прочности может носить обратимый и необратимый характер в зависимости от физико-химических явлении, развивающихся на границе раздела волокно — смола, а также, от химических реакций между веществом смолы и влагой. Если поверхность стеклянных волокон в стеклопластиках защищена гидрофобно-адгезионными соединениями или прочно соединена со смолой адгезионной связью, то такие стеклопластики обнаруншвают хорошую стойкость к действию воды. Поэтому весьма важным является создание на поверхности волокнистой арматуры гидрофобно-адгезион ных межфазных прослоек, а также обеспечение прочных адгезионных связей с полимерным связующим. Обычно для стеклопластиков, полученных ца основе смол с высокой адгезионной способностью и волокон бесщелочного состава (сравнительно устойчивых к действию влаги), понижение прочности в результате воздействия влаги относительно невелико и носит обратимый характер, т. е. после высушивания образцов их прочность приближается к первоначальной. (Причины этого явления будут рассмотрены ниже.) Если же поверхность волокнистой арматуры в стеклоиластике является легко ранимой (например, в случае волокон из щелочного состава стекла), то физико-химические процессы, развивающиеся нри воздействии влаги на поверхности волокон, приводят к существенному их разрушению и понижение прочности под влиянием влаги может носить необратимый характер, приводя, в конечном счете, к разрушению стеклопластика. [c.306]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология