Механическая работоспособность релаксации напряжения

Для полной характеристики релаксационного поведения полимерного материала необходимо провести многочисленные эксперименты по определению кривых релаксации напряжения в широком интервале температур и деформаций. Задача существенно упрощается при оценке механической работоспособности полимеров сканирующими методами, т. е. при проведении эксперимента в условиях непрерывно возрастающей температуры. Этот метод разработан [1] для линейного роста температуры во времени. В результате такого эксперимента охватывается широкий интервал температур, а полученные результаты позволяют количественно оценить механическую работоспособность полимеров во всем этом интервале. При этом под механической работоспособностью подразумевается способность твердого полимера (пластмассы) не разрушаться и размягчаться во всем возможном для него интервале температур, напряжений и деформаций. Подробно эти вопросы изложены в работе [2, с. 403—442]. [c.40]

Оценка способности рабочих сред проникать через зазоры герметизирующих соединений представляет собой сложную проблему [110]. Инженерные методы пересчета степени герметичности соединений по отношению к средам, характеризующимся различной проникающей способностью, в настоящее время не разработаны. Среды интенсифицируют старение герметизаторов, снижая их долговременную прочность и деформативность. Другой критерий работоспособности — ресурс герметизирующих устройств — представляет собой временной интервал или число рабочих циклов агрегата, в течение которых сохраняется требуемая степень герметичности. Для металлополимерных уплотнений, которые особенно чувствительны к колебаниям температуры вследствие разницы в термических коэффициентах расширения компонентов, важным критерием является температурный диапазон эксплуатации. В ряде случаев он бывает шире, чем интервал между температурами стеклования и плавления, в котором наблюдается наибольшее изменение механических характеристик полимеров. Ослабление контактного давления и деформирование герметизаторов, происходящее вследствие ползучести и релаксации напряжений в полимерных материалах, может привести к разгерметизации, а в подвижных соединениях — к заклиниванию пары трения. Эти явления интенсифицируются с повышением температуры. Поэтому верх- [c.227]

Большая часть фторкаучуков используется в виде уплотнительных материалов, работоспособность которых оценивают по стойкости к термическому старению резин в напряженном состоянии (по результатам измерения релаксации напряжения при сжатии и остаточной деформации при сжатии). Высокая термостойкость резин, оцениваемая по сохранению прочностных характеристик. Не обязательно коррелирует с высокой термической стойкостью резин при сжатии. Возникающие при деформации механические напряжения снижают энергию активации разложения химических связей, начиная с наиболее слабых . Поэтому стойкость резин к термическому старению при сжатии сильно зависит от относительного количества слабых связей в вулканизате и уровня напряжения в нем. Главным источником слабых связей является процесс сшивания, так как образующиеся поперечные связи обычно менее прочны, чем хими- [c.199]

Зависимость механических характеристик пластмасс от температуры гораздо более фундаментальна, чем от времени, так как для свершения ожидаемого события (разрушение, деформация, релаксация напряжения) решающую роль играет тепловое движение. Разрыв химических и межмолекуляр-ных связей, вызывающих потерю работоспособности тела, происходит путем всплеска (флуктуаций) энергии теплового движения. Роль нагрузки — вспомогательная силовое поле ослабляет связи и ускоряет процесс. Время же активной роли не играет с течением времени лишь накапливаются разорванные связи, т. е. суммируются нарушения. [c.174]

Для описания кривой, ограничивающей область работоспособности полимерного материала, выше было использовано обобщенное уравнение Максвелла, в котором нелинейность механического поведения учитывается введением температурной зависимости времени релаксации напряжения по Александрову —Гуревичу —Лазуркину. [c.72]

В заключение необходимо остановиться на одном из методических вопросов, связанных с оценкой механической работоспособности полимерных систем. Обычно такую оценку проводят по температурным зависимостям предела прочности или предела вынужденной эластичности авэ- Экспериментально установлено [16], что для полиамидоимида, полиарилата и полиоксадиазола кривые температурной зависимости предела вынужденной эластичности Овэ ограничивают область больших значений напряжений по сравнению с областью механической работоспособности, полученной из температурной зависимости равновесных критических напряжений. Следовательно, так как данные системы обладают большой скоростью релаксации напряжения, область механической работоспособности не может быть определена из кривых растяжения, и указанные выше системы нельзя использовать малое время не только при нагрузках, близких к разрушающему напряжению при растяжении, но и при нагрузках, близких к пределу вынужденной эластичности. [c.202]

Рассмотрим теперь ползучесть сетчатых систем на основе теплостойких полимеров. Исследование ползучести полимеров представляет принципиальный интерес, поскольку позволяет выявить границы напряжений, температур и длительностей процесса, при которых деформация в полимерном материале не превышает заданную величину. Можно даже утверждать, что для оценки механической работоспособности полимерных материалов изучение ползучести имеет более важное значение, чем исследование релаксации напряжения так как именно в условиях развития де- [c.306]

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]

Обычные методы кратковременных испытаний в условиях повышенных температур не дают возможности выявить действительные механические свойства сталей и не позволяют правильно судить об их прочности и пластичности. Поэтому при выборе допускаемых напряжений при высоких температурах следует учитывать изменения комплекса механических свойств, т. е. не только изменения предела прочности, предела текучести, но и длительную прочность и склонность стали к ползучести, релаксации. При определении работоспособности стали в данных условиях необходимо учитывать также и ряд таких факторов, как склонность к тепловой хрупкости, графитизации и пр. [c.16]

Сравнительные исследования ароматических полиамидов и сложных полиэфиров с одинаковым строением ароматических фрагментов показали, что полиамиды имеют значительно более высокие температуры стеклования (на 40— 120 °С) и энергии активации процессов релаксации механических напряжений, а области работоспособности резко сдвинуты в сторону высоких температур [25, 26]. Это тоже можно объяснить [25, 26] наличием в полиамидах водородных связей. Вычисленные с учетом указанных различий энергии водородных связей оказались равными 6,6—9 ккал/моль [26]. С повышением температуры водородные связи распадаются и не исключено, что именно этим определяются близкие значения прочности ароматических полиамидов и традиционных термопластов при соответственных (по отношению к температуре стеклования) температурах. [c.195]

Предельные условия работоспособности материала в конкретных приложениях могут определяться требованием поддержания напряжения не ниже некоторого уровня при задании постоянной деформации 00, отвечающей начальному напряжению для различных температур [32]. Существенно подчеркнуть, что эти испытания относятся к нелинейной области механического поведения полимера, когда характерное время релаксации 9 убывает с ростом напряжения 0. [c.242]

В ходе образования и распространения коррозионных трещин важную роль играют не только остаточные и рабочие макронапряжения, но и микронапряжения, к которым приводят пластическая деформация, фазовые превращения, микроструктурная неоднородность, дефекты, неравномерный нагрев и другие процессы. Эти напряжения вызываются скоплениями дислокаций, границами сброса и наклона, возникающими при обработке металла, двойниками деформации и другими дефектными конфигурациями, которые появляются при бездиффузионных сдвиговых превращениях. Микронапряжения уравновешиваются в объемах единичных кристаллитов или их частей. Возникновению их способствует значительная величина скрытой энергии деформации, которая может оказаться существенной даже при ранних стадиях образования трещин. Даже если эта энергия не приводит к макроскопическому их распространению, она решающим образом влияет на работоспособность материала. Если в зоне возникновения трещин величина имеющейся энергии повышает ту, которая может быть поглощена материалом, то следует ожидать образования или распространения трещины. Релаксация поля микронапряжений может происходить путем перераспределения микродеформаций. Однако в средах, вызывающих коррозионное растрескивание, релаксация реализуется за счет образования трещин. Локальная концентрация микронапряжений способствует повышению поглощения водорода металлом и приводит к образованию микротрещин, которые впоследствии распространяются посредством серии химико-механических процессов. [c.45]

Бесспорно, что большое число разрывов цепей в процессе механического воздействия [1] само по себе не служит ни доказательством, ни даже указанием на то, что релаксация макроскопического напряжения, деформирование и разрушение материала являются следствием разрыва таких цепей. Как отмечали Кауш и Бехт [2], полученное число разорванных цепей намного меньше (с учетом их потенциальной работоспособности) их числа, необходимого для объяснения уменьшения фиксируемого макроскопического напряжения. Как показано на рис. 7.4, релаксация напряжения в пределах ступени деформирования (0,65%) равна 60—100 МПа. Однако если полагать, что проходные сегменты пересекают только одну аморфную область, то изменение нагрузки, соответствующее работоспособности 0,7-10 цепных сегментов, разорванных на данной ступени деформирования, составляет 2,4 МПа. Оно будет равным 2,4 МПа, если проходные сегменты соединяют п подобных областей. Б этом и большинстве последующих расчетов будет использована сэндвич-модель волокнистой структуры, подобная показанной на рис. 7.5 (случай I). Очевидно, что в случае п = 1 величина релаксации макроскопического напряжения в 25—40 раз больше уменьшения накопленного молекулярного напряжения, рассчитанного исходя из числа экспериментально определенных актов разрыва цепей. Однако в данном случае также следует сказать, что подобное расхождение результатов расчетов само по себе не является ни доказательством, ни даже указанием на то, что релаксация макроскопического напряже- [c.228]

Возвращаясь к общей проблеме работоспособности полимерного тела в разных режимах механического и теплового воздействия, следует еще раз подчеркнуть значение экспериментов по ползучести при а = onst и по релаксации напряжения при е = onst. Представляется важным систематическое исследование этих основных типов релаксационных процессов в полимерах, особенно в связи с их структурой. Большое внимание должно быть уделено нелинейности деформационных и релаксационных процессов. [c.416]

По температурным зависимостям акр, которые ограничивают область напряжений и температур, где отсутствуют быстропроте-кающие релаксационные процессы, определяются области механической работоспособности в условиях изотермической релаксации напряжения определенной длительности. Зависимости для полибензоксазола и других теплостойких полимеров в сравнении с аналогичными данными для традиционных пластиков [15] свидетельствуют о том, что теплостойкие полимеры, обладающие широким интервалом температур стеклообразного состояния, способны выдерживать значительное время гораздо большие напряжения и при низких температурах. Поэтому если по конструктивным соображениям от полимерного материала требуется сохранение механической работоспособности при высоких напряжениях, то даже при низких температурах следует отдать предпочтение теп юстойким ароматическим полимерам. [c.193]

Помимо сеток на основе эпоксидов и теплостойких ароматических полимеров объектами исследования релаксационных свойств служили густосетчатые полицианаты, синтезированные на основе дициановых эфиров бисфенолов различного строения. На рис. V.23 показаны температурные границы теплостойкости ряда полицианатов, зависящие от механического напряжения. Следует обратить внимание на сходство кривых неизотермической релаксации напряжения (пунктир) и кривых, ограничивающих области работоспособности, для густосетчатых систем — полицианатов и линейных гетероцепных полимеров, в качестве примера которых на рисунке представлен поликарбонат. [c.311]