Разрушение материала утомление

Воздействие этих двух явлений определяет изменение прочности элементарных волокон вискозного волокна. Было показано, что на первой стадии утомления преобладает первое явление, способствующее упрочнению элементарных волокон в дальнейшем начинает преобладать второе явление, которое приводит к ослаблению и, наконец, к разрушению материала. Этот [c.191]

Изложенные представления о механизме усталостного разрушения эластичных полимерных тел находятся в хорошем согласии со всеми известными особенностями этого явления. Однако часто приходится встречаться и с представлениями об определяющей роли теплообразования при многократных деформациях. Действительно, теплообразование, вызывая повышение температуры деформируемого тела, должно ускорять вторичные химические реакции (особенно окисление) и этим резко влиять на процесс разрушения материала. Тем не менее такое влияние на утомление возможно лишь в тех случаях, когда химические реакции уже инициированы свободными [c.320]

Под явлением усталости стеклопластиков понимают обычно понижение во времени одной или нескольких прочностных характеристик материала в процессе его эксплуатации под действием системы конечных нагрузок. Такой процесс постепенного разрушения материала, называемый утомлением , моделируют в лаборатории статическими или динамическими испытаниями при наложении на материал длительных однократных ли многократных деформаций, приближающихся по своим условиям к характеру работы материала. Усталость стеклопластиков в процессе их деформации при наложении длительных однократных статических нагрузок характеризуют длительной прочностью, а при наложении многократных циклических нагрузок — усталостной прочностью. [c.175]

Динамическая усталость пряжи. Многократное нагружение растяжения или изгиба ведет к динамической усталости материала, сказывающейся в разрушении материала при нагрузке, меньшей разрывной, растяжимость при этом снижается примерно вдвое. Если, при различных величинах нагрузки, амплитуда деформации, частота и температура испытания остаются постоянными, то наблюдается линейная зависимость между логарифмом длительности сопротивления и нагрузкой, что происходит и при статическом утомлении пряжи и других материалов. Поскольку пластические остаточные удлинения пряжи появляются уже в небольших нагружениях, связанных с изменением ее формы и структуры и, аккумулируются при повторных нагружениях, испытание пряжи на разрывных машинах недостаточно для оценки ее свойств в условиях, отвечающих ее рабочему состоянию в изделии необходимо эти испытания дополнять показателями усталостной прочности и ползучести. [c.287]

Износом называют процесс, вызывающий ухудшение свойств или постепенное разрушение материала под действием различных факторов. Частными случаями износа являются истирание, утомление и старение. [c.473]

Так как механические потери и теплообразование в процессе многократной деформации инициируют химические процессы, способствующие разрушению материала, можно ожидать, что уменьшение молекулярного взаимодействия должно сопровождаться монотонным возрастанием сопротивления утомлению. При сравнении усталостной прочности вулканизатов нитрильных каучуков, отличающихся концентрацией нитрильных групп, действительно, наименьшим сопротивлением утомлению характеризовались вулканизаты с наиболее интенсивным межмолекулярным взаимодействием. [c.284]

Так как механические потери и теплообразование в процессе многократной деформации инициируют химические процессы, в результате которых происходит разрушение материала, можно ожидать, что уменьшение молекулярного взаимодействия должно сопровождаться монотонным возрастанием сопротивления утомлению. При сравнении усталостной прочности вулканизатов нитрильных каучуков, отличающихся концентрацией нитрильных [c.284]

Прочность — свойство материала в определенных условиях, не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия (механические нагрузки, неравномерные температурные, магнитные, электрические и другие поля) [31]. Разрушение материала — прекращение его сопротивления деформированию, вызываемому перечисленными выше воздействиями. При отсутствии особых оговорок под прочностью мы будем подразумевать механическую прочность — способность тела сопротивляться разрушению под действием механических сил. Для количественной оценки прочности используют различные характеристики, которые можно разделить на четыре основные группы силовые (разрушающее напряжение, разрушающее усилие, усталостная прочность), временные (долговечность, сопротивление утомлению), деформационные (относительная деформация при различных видах разрушения) и энергетические (ударная вязкость, поверх- [c.59]

Под старением понимают самопроизвольное необратимое, обычно неблагоприятное, изменение свойств материала при хранении и эксплуатации, приводящее к потере им работоспособности. Старение является результатом воздействия на полимер энергетических (тепло, свет, радиация, механические напряжения и т. д.) или химических (кислород и другие химически активные вещества) факторов. В зависимости от того, какой из этих факторов является определяющим, различают тепловое, световое и другие виды старения. В эксплуатационных условиях на изделия обычно действуют одновременно несколько факторов, в результате чего через некоторое время происходит потеря их работоспособности. Практически важным случаем старения является одновременное воздействие механических напряжений и агрессивной среды, в частности утомление при многократных деформациях в активной среде, разрушение при трении и износе в агрессивной среде, химическая релаксация. [c.125]

В близкой связи с процессами старения находятся явления утомления и усталости полимеров. Утомление, наступающее в результате многократной деформации — динамическое утомление или длительного нахождения полимера в напряженном состоянии — статическое утомление, вызывает постепенное изменение свойств материала, называемое усталостью. Эти изменения могут вначале иметь как обратимый, так и необратимый характер, но, накапливаясь, всегда приводят к необратимым явлениям, которые заканчиваются разрушением полимерного образца. Утомляемость чаще всего измеряется числом циклов (ЛГ) деформации, приводящим к разрущению полимерного материала (выносливость) приложенная при этом нагрузка представляет собой усталостную прочность, которая снижается с увеличением N. [c.645]

Разрушение, сопровождающееся растрескиванием во всей массе материала, в том числе и с поверхности (явление, наблюдаемое при утомлении резин). Этот вид разрушения специально рассматриваться не будет ввиду наличия достаточно подробных обзорных работ > [c.251]

При многократных деформациях (многократных нагружениях) происходит утомление полимерного материала, т. е. ухудшение его свойств, заканчивающееся его разрушением. Утомление связано не только с действием физических факторов в вершине наиболее опасного дефекта, но также и с протеканием химических процессов во всем объеме образца. В каждом цикле механическая работа деформации частично затрачивается на преодоление внутреннего трения, причем не вся затраченная энергия превращается в тепло [40, с. 284]. Частично происходит непосредственная активация химических реакций. Однако, если за каждый цикл [c.16]

Предложенная схема пересчета применима при соблюдении следующих условий каждый из режимов, из которых составляется общий режим нагружения до разрушения, должен описываться линейным уравнением вида 1п Тр = / (а) в процессе нагружения не должно происходить существенного изменения структуры материала процесс разрушения не должен осложняться протеканием химических реакций, активируемых полем механических сил. Последнее условие в общем виде не соблюдается при многократном нагружении [40, с. 286] (утомление, износ). Однако если число циклов до разрушения невелико, то роль химических процессов не успевает заметно проявиться [52, с. 1045] и приведенная выше схема может быть использована. [c.34]

Интересна попытка описания процесса утомления полимера при циклических деформациях и оценка прочности полимерного материала в этих условиях без использования критерия Бейли и уравнения (1.28), предпринятая в связи с тем, что утомление полимеров при циклических деформациях рассматривается не как чисто физический процесс, а как процесс, который сопрово-ждается также развитием химических реакций [60, с. 11 212, с. 412]. Критерий Бейли, по-видимому, не всегда применим к случаю разрушения полимерных материалов [442]. [c.149]

При рассмотренных выше режимах испытаний разрушение полимера представляет собой в основном физический процесс (лишь при некоторых режимах утомления, например при циклических деформациях, на физические процессы накладываются химические изменения материала). Однако при разрушении об- [c.162]

Выносливость материала к действию нагрузки может выражаться числом циклов нагружения, необходимого для разрушения образца. Эту характеристику называют сопротивлением утомлению. [c.228]

Разрушение пластичных материалов можно осуществить и без надреза, путем многократного ударного изгиба, определяя зависимость а от числа ударов при этом материал характеризуется значением a , соответствующим определенному числу ударов (обычно порядка 10° —10 ). Отношение aja характеризует сопротивление утомлению при ударе при 5-10 ударах его значение может изменяться от 0,001 до 0,3. Состав материала меньше влияет на чом на а. В таблице приведены значения У. в. пек-рых пластмасс. [c.339]

Прочность материалов, испытанных при многократных деформациях, вызывающих ухудшение свойств полимерного материала и заканчивающихся разрушением их, характеризуется сопротивлением утомлению и называется усталостью. Это характеристики прочности материала при динамическом режиме испытания. [c.211]

Механизм износа. Износ — сложный вид разрушения матерпала, связанный со спецификой как поверхностных слоев, так и процессов, происходящих в местах контакта с истирающим контртелом. Износ полимерных материалов осложняется спецификой их поведения при механич. нагружении, ролью физич. состояния и его связью с режимом нагружения, механизмом деформирования, процессами деструкции и т. д. Материал изнашивается вследствие неровностей, всегда имеющихся на поверхности трения. В местах контакта неровностей возникают местные напряжения и деформации. При скольжении происходит многократное нагружение зон контакта и их усталостное разрушение. Число актов нагружения, необходимых для разрушения, зависит от исходной прочности материала, его сопротивления утомлению и от условий нагружения и может достигать миллиона. При этом износ идет как фрикционно-контактный усталостный процесс. В частном случае, когда контактные напряжения достигают исходной прочности материала (либо материал непрочен, либо велико воздействие), разрушение происходит за один или несколько актов воздействия. При этом наблюдаются наиболее интенсивные виды износа, различающиеся способом отделения частиц абразив-н ы й, когда велико внедрение выступов контртела (микрорезание), и когезионный, когда уд. силы трения достигают прочности ( схватывание — для твердых тел, скатывание — для резин). Различные виды износа характеризуются разной картиной поверхности истираемого полимера (рис. 1). [c.455]

Если материал не обладает достаточной структурной стабильностью, то возможно изменение его упруго-гистерезисных свойств в результате утомления и соответственно смещение кривой +(Г) в сторону более низких темп-р, что приводит к непрерывному медленному возрастанию Гр вплоть до Т . Этот эффект часто наблюдается для стеклопластиков и приводит к постепенному разрушению как связующего, так и его контактов со стеклом. [c.179]

Особо важную роль играет процесс старения в резинах, подвергающихся многократным деформациям, т. е. утомлению. В этих условиях необратимые изменения свойств материала происходят как вследствие развития химических процессов, активированных механическими напряжениями, так и вследствие непосредственного механического разрушения. Роль каждого из процессов определяется в значительной степени природой каучука и режимом деформации. [c.324]

РЕЗИНЫ СТАРЕНИЕ — изменение свойств резины в результате необратимых химич. превращений под влиянием тепла, света, кислорода и других факторов. Необратимые локальные разрушения под воздействием напряжения и окружающей среды (утомление, коррозионное растрескивание) также могут рассматриваться как процессы старения, несмотря на то, что химич. изменения нри этом очень малы. Особенности старения резин, по сравнению с остальными тинами полимеров, связаны е легкостью их окисления из-за наличия С=С-связей у большинства каучуков, а также с использованием резин как эластичного материала обычно в напряженном состоянии. В связи с этим характерными для резин являются процессы, связанные с их старением в напряженном состоянии пек-рые виды химич. релаксации, озонное растрескивание и т. д. Старение резин, так же как и остальных полимеров, обычно связано с образованием свободных радикалов, инициирующих деструкцию или структурирование. Механич. напряжения способствуют развитию локальных деструктивных [c.306]

Утомление приводит к усталости резин — изменению структуры материала, вызывающему ухудшение эксплуатационных свойств вплоть до разрушения изделий. Внешне усталость проявляется в образовании и разрастании трещин на изделии, при этом очагом разрушения служит место концентрации наибольших напряжений. [c.101]

В результате физико-химических процессов, протекающих в резине при утомлении, происходят структурные изменения материала. Особенно интенсивно процесс протекает на поверхности [53]. Чем мягче режим циклического воздействия (выше температура, меньше амплитуда и частота динамического нагружения), тем более равномерное и глубокое изменение свойств происходит в объеме резины до ее полного разрушения. Наиболее существенные изменения в структуре резин сводятся к следующим. [c.166]

Утомление в режимах мягкого механического воздействия. При утомлении в условиях, препятствующих молекулярной ориентации резин (малые амплитуды деформации, повышенные температуры и ограниченный теплоотвод), усталостное разрушение резин н основном определяется закономерностями усталостного перерождения материала в результате механической активации химических реакций и воздействием немеханических факторов (озон, термоокислительные реакции). Кроме того, в результате конкуренции между гистерезисным теплообразованием и теплоотводом в окружающую среду температура резины повышается, что понижает ее усталостную выносливость. [c.176]

Характер зависимости усталостной выносливости резин от частоты нагружения определяется изменением как вязкоупругих и прочностных свойств материала в целом, так и локальных условий усталостного разрушения. Кроме того, изменение частоты нагружения влияет на условия утомления температуру и длительность воздействия агрессивной среды. [c.195]

В связи с этим возникает вопрос, не является ли утомление скрытой формой износа Результаты опытов, представленные на рис. 6.4, позволяют ответить на этот вопрос утвердительно. Но тогда число циклов, приводящих к разрушению слоя должно быть связано не только с тангенциальным т, но и с нормальным т" напряжениями. Возможны случаи, когда т" > т, например, при трении шероховатых поверхностей со смазкой. Тогда число циклов п будет характеризовать лишь утомляемость материала в объеме. Эти трудности теории в объяснении некоторых фактов (влияние смазки) отмечались ранее [10]. [c.166]

Усталостный раздир может быть точно охарактеризован лишь в немногих случаях для образцов с простой геометрией в большинстве же обычных испытаний анализ напряжений в вершине трещины чрезвычайно затруднен, что не позволяет разделить влияние свойств материала и геометрии образца . Разрушение резины при утомлении не только в сильной степени зависит от геометрии используемых образцов, но вообще является плохо определяемым. Часто после того, как большая часть работоспособности использована, в материале возникают/трещины. Они продолжают расти до тех пор, пока образец не разделяется на две части . В некоторых случаях эксплуатации резины разрушение можно рассматривать как момент, в который впервые были обнаружены трещины, или когда видимые глазом трещины достигают определенных размеров в других случаях разрушением можно считать действительный разрыв образца. [c.368]

Снижение прочности материала вследствие многократных деформаций называется динамической усталостью или утомлением. Сопротивление резины утомлению, или динамическая выносливость, выражается обычно числом циклов деформации, необходимых для разрушения образца. Максимальное напряжение в цикле деформации, соответствующее разрушению рб [c.42]

Выносливость резин к многократным деформациям. Под динамической усталостью или утомлением резины понимают снижение прочности материала под действием многократных периодических нагрузок или деформаций, в основном химических окислительных процессов. Разрушение резины происходит также путем разрыва цепей каучука во всем объеме образца в механически активированных химических процессах. [c.40]

Если силовое воздействие на материал осуществляется при относительно небольщих напряжениях, то, как следует из формулы (24.1), долговечность материала становится значительной — процесс разрушения, получивший название утомление, протекает медленно. Возникающее при этом постепенное местное разрушение структуры материала (прорастание трещин, смещение структуры элементов и др.), явившееся результатом утомления, называют усталостью. [c.452]

Типичные кривые кинетики разогрева, соответствующие различным зонам, показаны на рис. 3. При работе материала в низкотемпературной зоне (кривая 1) его выносливость максимальна, и разрушение происходит в результате утомления, т. е. длительного воздействия нагрузки. При работе материала в высокотемпературной зоне (кривая 2) прочность его значительно уменьшается и выносливость мала чаще всего материал разрушается даже не достигнув стационарной температуры, т. е. происходит его тепловое (а не усталостное) разрушение (кривая 3). [c.257]

Эта кривая получается в результате испытаний на многократные деформации некоторого количества одинаковых образцов испытуемого полимерного материала. Причем образцы испытываются при различных параметрах напряжения (например, о р). Фиксируется число циклов деформации до разрушения образца (Л ). По этим данным строится зависимость сопротивления утомлению от величины приложенного напряжения. [c.275]

Необходимо сделать небольшое отступление, чтобы отметить индивидуальную особенность явления усталости при микроразрывах. Постепенное понижение номинального напряжения является предвестником разрушения материала при статическом утомлении. Замедленный хрупкий разрыв образцов в опытах по статической релаксации (явление, преобладающее в полимерных телах, — см. Разрушение аморфных ненаполненных полимеров , Р. Лэндел, Р. Федоре) является следствием релаксационной усталости (для микроразрьшов — релаксационная усталость микроразрывов). [c.249]

Изучение усталостных свойств резин обычно проводится на машинах типа Дюпона, Дематтиа или Скотта, которые позволяют осуществлять различные режимы нагружения, характерные для условий эксплуатации - Сложная механическая предыстория нагружения и неопределенная геометрическая форма образцов в сочетании с интенсивным теплообразованием часто существенно затрудняют фундаментальные исследования механизма утомления. Тем не менее установлено вполне определенно, что разрушение материала при утомлении является следствием прорастания трещин, либо созданных искусственно, либо возникающих из-за существующих в резине дефектов . Кроме того, на утомление существенное влияние оказывает окисление, так как работоспособность увеличивается в присутствии антиоксидантов . [c.369]

Явление утомления материала, широко известное и исследуемое для металлов, заключается в разрушении материала при переменных нагрузках и напряжениях значительно ниже предельно допустимых при статическом нагружении. Усталостный излом имеет характер хрупкого скола даже для материалов с отличными пластическими характеристиками. Объясняют это тем, что усталостный излом или разрыв происходят в результате постепенного расширения микротрещнн образующееся на дне щели состояние трехосного растяжения становится причиной непрерывно распространяющегося во все стороны хрупкого растрескивания. Усталостный излом наблюдается для полимеров, работающих в условиях переменных нагрузок. [c.39]

Таким образом, утомление резин является сложным комплек-со.м протекающих одновременно кзанмосвязанных физических и химических процессов. При этом существенную роль играю 1 неоднородность мнкронапряжений н неоднородность распределения в резине кислорода, ингибиторов и других ингредиентов. Все это приводит к неодинаковой скорости окислительных процессов и различию в характере процессов утомления в разных частях образца, что ускоряет возникновение от ельных очагов разрушения, где материал подвергся к данному лгоменту наибольшим структурным изменениям при сравнительно небольших изменениях свойств в основной массе резины. [c.216]

Все изложенное до сих пор относится к явлениям, наблюдающимся в микрообласти полимера. При переходе к макроскопическому образцу необходимо прежде всего учесть неоднородность деформации, а также неоднородности распределения в полимере ингибиторов, кислорода и других естественных или искусственно вводимых ингредиентов. Неоднородность распределения кислорода приводит к неоднородности окислительных процессов и, следовательно, к различному характеру процесса утомления в разных микрообластях одного и того же изделия. Крайним проявлением такой неоднородности является различный характер утомления тонких и толстых образцов (в последних могут возникать даже противоположно направленные изменения свойств поверхностных и глубинных областей). Неоднородность деформации, а также механических свойств исходного полимера приводит к неоднородному распределению возникающих свободных радикалов и, следовательно, к неоднородности изменений свойств в процессе утомления. В силу цепного характера окислительных процессов эта неоднородность должна приводить к возникновению микроочагов разрушения при относительно небольших изменениях свойств всего материала в целом. Последней стадией разрушения является вызываемое деформациями разрастание возникших микротрещин. Вся эта картина хорошо согласуется с данными [9, 10]. [c.311]

Исходя из изложенного выше, можно скааать, что утомление полимеров осуществляется механохимически, так как механическое воздействие инициирует, ускоряет или тормозит различные химические процессы, которые приводят в конечном итоге к разрушению нагруженного материала. [c.190]

На основе кинетического уравнения (5.3) изменения прочности в процессе утомления и нелинейного критерия разрушения, учитывающего зависимость прочности материала от степени имевщегося разрущения, получено уравнение для определения усталостной выносливости резин [83—85] [c.182]