Энергия разрушения поверхностная

Механический подход исходит из того, что в материале, прилегающем к вершине микротрещины при температуре выше 7 хр, когда предел текучести (вынужденной высокоэластичности Ов) становится меньше перенапряжений в вершине микротрещины, происходят микропластические деформации, снижающие концентрацию напряжения. Часть работы разрушения твердого тела идет на мик-ропластическую деформацию (механические потери первого вида). В связи с этим упругая энергия, идущая на разрушение твердого тела, возрастает. В этом подходе исходят из теории Гриффита и обобщают ее, вводя в формулу Гриффита вместо свободной поверхностной энергии а характеристическую энергию разрущения (или в дальнейшем — энергию разрушения) а, которая включает и свободную поверхностную энергию, и механические потери. Под характеристической энергией разрушения а понимается вся энергия, затрачиваемая на процесс разрушения при образовании единичной поверхности разрушения. [c.316]

Энергия разрушения. Поверхностная энергия разрушения и, следовательно, устойчивость к распространению трещин отвержденных эпоксидных и полиэфирных смол сравнительно малы. Обычно их ур лежит в пределах от 80 до 250 Дж/м . Введение частиц наполнителя в хрупкие полимеры препятствует росту трещин. При этом возрастание устойчивости к распространению трещин в абсолютных значениях может быть не очень большим, однако вследствие низкой поверхностной энергии разрушения ненаполненных полимеров при наполнении она может возрастать в 2—3 раза, что имеет большое практическое значение. [c.70]

Исходя ИЗ этих наблюдений, можно прийти к выводу, что мине ральные вещества уменьшают энергию связи начальных продуктов взаимодействия угля с кислородом. Другими словами, опытные данные подтверждают ранее указанные соображения об уменьшении энергии разрушения поверхностного комплекса примесями, введенными в уголь. [c.246]

Наблюдаемый у многих сплавов в интервале температур 400— 500° С переход от параболического закона поглощения кислорода к линейному бывает обусловлен разрушением поверхностной окисной пленки на сплаве, которое при более высоких температурах может исчезнуть вследствие интенсивного протекания процесса ползучести. Постоянная приведенного выше уравнения изменяется с температурой по экспоненциальному закону (242) с энергией активации Q = 40-н60 ккал/г-атом. [c.145]

При пластической деформации происходит выход дислокации на поверхность, что связано с увеличением поверхности и требует дополнительной затраты энергии, пропорциональной поверхностному натяжению. П. А. Ребиндер показал, что и пластическая деформация и разрушение могут быть существенно облегчены с помощью адсорбирующихся добавок (адсорбционное облегчение деформации). [c.384]

Это сразу же приводит к трудностям в интерпретации влияния среды на процессы разрушения, поскольку ур всегда много больше у - Даже в экстремальном случае при охрупчивании сплава Ti—8 Al—1 Мо—IV в жидкой ртути скорость высвобождения энергии разрушения Gi почти на два порядка выше, чем принятая величина поверхностной энергии для титана 1000 мДж/м . Таким образом, можно констатировать, что либо среда влияет на пластические свойства материала, либо энергия распространения трещины не мон<ет рассматриваться как выражение суммы пластической и поверхностной энергий. [c.389]

Поверхностную энергию разрушения определяли при расщеплении образцов полиметилметакрилата [4]. Молекулярная масса изменялась от 0,98-10 до 60-10 . Результаты исследований зависимости характеристик хрупкого разрушения полиметилметакрилата от молекулярной массы приведены ниже — энергия, требуемая для образования единицы поверхности при разрушении Е — модуль Юнга Со — исходная длина трещины Tq — разрушающее напряжение при расщеплении) [c.177]

При плотности энергии в импульсе 20. .. 30 МВт/см и более (для алюминия) добавляется другой механизм возбуждения. Происходит унос (испарение) вещества с поверхности, и на ОК при этом действует реактивная сила. Амплитуда ультразвуковых колебаний быстро увеличивается и приближается к возбуждаемой ПЭП, но это сопровождается повреждением поверхности ОК, то есть разрушением поверхностного слоя. [c.227]

Второму и третьему видам механических потерь до сих пор не придавали должного значения, так как внимание исследователей прежде всего привлекали большие деформационные потери. В литературе часто упоминается о первой группе потерь, экспериментально наблюдаемых в металлах и стеклах [1.3, 3.32], а также в полимерах [4.47, 4.57, 4.62—4.68]. При этом считается, что так называемое контролируемое медленное разрушение очень близко к равновесному процессу. Однако результаты многочисленных опытов показали, что энергия разрушения во многих случаях в основном идет на механические потери, значительно превышающие свободную поверхностную энергию. Особенно велики механические потери при разрушении высокоэластических материалов. [c.90]

Действительно, по крайней мере для реакции углерода с двуокисью углерода и углерода с парами воды установлено, что при низких температурах и давлениях, близких к атмосферному, реакция имеет нулевой порядок. Как было видно выше, при реакции нулевого порядка скорость газификации определяется скоростью перемещения или перераспределения до продукта По-верхностного кислородного комплекса, способного к десорбции, а не скоростью его образования. Поэтому энергия активации — это та энергия, которая необходима для разрушения поверхностного кислородного комплекса до окислов углерода. [c.39]

Предполагается, что энергия активации, определенная для реакции углерода с двуокисью углерода, в каждом случае относится к различным стадиям, определяющим скорость реакции. Из уравнения (5) видно, что при низких температурах и давлениях скорость реакции пропорциональна 1 — константе скорости образования поверхностных кислородных комплексов. При низких температурах и высоких давлениях константа скорости пропорциональна /з — константе скорости разрушения поверхностных кислородных окислов. В случае когда ни один из членов знаменателя уравнения (5) не может быть опущен, понимание точного физического смысла общей энергии активации затруднительно. [c.41]

Полученные различными авторами данные о разрушении кислородо- и серосодержащих поверхностных комплексов могут быть объяснены ударным механизмом. При увеличении концентрации газов повышается число молекул, ударяющихся о повер ность углерода и вызывающих распад находящихся на ней поверхностных комплексов (Сл 0,, и xSy), В результате энергия активации процесса распада снижается и поверхность быстро очищается от адсорбируемого комплекса. При разрушении поверхностных комплексов под вакуумом количество активных газообразных частиц, образовавшихся в процессе распада комплексов и способных ударным действием ускорить распад основной массы межфаЗного продукта, мало, в результате чего общая скорость процесса затормаживается. [c.126]

Таким образом, в высокоэластическом состоянии механические потери в самом полимере дают весьма малый вклад в силу трения которая в основном определяется рассеянием энергии в поверхностном молекулярном слое при многократных деформациях поверхностных полимерных цепей в процессе непрерывного разрушения и восстановления ван-дер-ваальсовых связей между полимерными цепями и твердой поверхностью металла, т. е. адгезионной составляющей силы трения, определяемой из молекулярно-кинетической теории трения по уравнению вида [c.377]

Отношение а энергии разрушения Л к поперечному сечению образца BD называется удельной ударной вязкостью. Подобное название создает впечатление, что а является свойством удельного поверхностного разрушения материала. Неоднократно отмечалось, что это не так [88—89]. Ни We, ни Ш кин не пропорциональны поперечному сечению образца. Поэтому значения можно сравнивать лишь в тех случаях, когда все они получены в однотипном испытании, желательно даже для образцов одинаковой формы. Значения удельной ударной вязкости а в испытаниях ненадрезанных образцов по Шарпи (DIN 53453) при 20°С для наполненных смол фенол-меламина и мочевины составляют 3,5—12 кДж/м , для различных наполненных эпоксидных и полиэфирных смол 4— 22 кДж/м , для ПММА, ПС и сополимера стирола с акрилонитрилом 12—20 кДж/м и для этилцеллюлозы, ацетата целлюлозы, сополимеров стирола с бутадиеном и ПОМ 50—90 кДж/м . Образцы многих термопластов (сополимеров акрилонитрила, бутадиена и стирола, ацетобутирата целлюлозы, ПЭ, ПП, [c.270]

По мнению Сюняева [16], образование и разрушение сложных структурных единиц осуществляется промежуточными активными сложными единицами, обладающими нескомпенсированной поверхностной энергией. Поверхностный слой всегда резко отличается своими физико-химическими свойствами от свойств внутренних частей обеих граничащих областей. Это обусловлено тем, что молекулы, входящие в состав поверхностного слоя, обладают особым запасом энергии — поверхностной энергией. Энергия взаимодействия поверхностного, в частности сольватного, слоя с поверхностью надмолекулярной структуры определяет толщи гу сольваттюй оболочки и зави- [c.47]

Как отмечает Берри, исследования прочности полимеров развиваются в двух направлениях. Первое относится к механике разрушения и к энергетическому подходу исходя из работ Гриффита и модели упругого твердого тела с микротрещиной, т. е. рассматриваются макроэффекты разрушения. Второе направление относится к физике (кинетике) разрушения и рассматривает молекулярноатомные механизмы и микромеханику разрушения. На Западе предпочитают первый подход (Гриффита), в СССР — второй (Журкова). Рассмотрим вначале результаты первого подхода к эластомерам. В этих опытах исследования механики разрушения проводились на образцах эластомеров и резин с искусственными надрезами. Методика испытания образцов с надрезом получила название испытания на раздир, который широко изучался в работах Ривлина и Томаса [12,1], Томаса [12.2] и других исследователей [12.3 12.4 82]. В процессе испытаний на раздир определялась энергия разрушения, которая зависела от заданной скорости движения зажимов. Энергия раздира включает свободную энергию образования новых поверхностей и механические потери, причем механические потери столь велики, что превышают свободную поверхностную энергию на много порядков. Эластомер считается тем прочней, чем большие затраты работы внешних сил требуются на раздир. [c.334]

Для Д. жидкостей применяют след, устройства гомогенизаторы, в к-рых жидкая смесь продавливается под высоким давлением (до 35 МПа) через отверстия сечением ок. 10" см или через узкий кольцевой зазор спец. клапана коллоидные мельницы, в к-рых жидкость диспергируется при прохождении через конич. зазор шириной до 25 мкм между статором и ротором, вращающимся с частотой порядка 2-10 об/мин смесители инжекционного типа и форсунки, работающие по принципу действия струйного насоса (см. Насосы), высокоскоростные мешалки турбинного, пропеллерного и др. типов (см. Перемешивание). Кроме того, Д. осуществляют с помощью акустич. и электрич. устройств. К акустич. устройствам относятся, напр., ультразвуковые свистки и сирены для эмульгирования, магнито-стрикц. преобразователи для получения суспензий, волновые концентраторы (в виде распылительной насадки) дпя генерирования аэрозолей (см. также Ультразвуковые аппараты). Действие ультразвуковых диспергаторов основано на явлении кавитации-образовании в жидкости заполненных газом каверн, или полостей при их захлопывании возникают ударные волны, приводящие к разрушению твердых тел и эмульгированию жидкости. Работа устройств для электрич. эмульгирования или распыливания основана на сообщении жидкости, точнее пов-сти жидкой диспергируемой фазы при ее истечении через спец. сопло либо разбрызгивающее приспособление избытка электрич. зарядов. Отталкивание одноименных зарядов в поверхностном слое приводит к снижению межфазной энергии, или поверхностного натяжения (см. Поверхностные тления), что способствует Д. [c.77]

По данным различных авторов , величина энергии разрушения э при 20 °С для полиметилметакрилата примерно равна 5-10 эрг/см и для полистирола 9-10 эрг/см , что превыщает свободную поверхностную энергию почти на четыре порядка. Кроме того, Боргвардт при ударных, а Свенсен при медленных разрущениях полимеров обнаружили максимумы на кривых температурных зависимостей энергии разрушения. Эти максимумы связаны с механическими потерями, наблюдаемыми при переходе полимеров из стеклообразного в высокоэластическое состояние. Это подтверждается сдвигом тех и других максимумов в сторону высоких температур при увеличении скорости разрушения. [c.26]

На основании приведенных результатов можно сдела1ь заключение [4], что прочность при растяжении обратно пропорциональна квадратному корню из размера дефекта. Эти данные позволяют определить коэффициент пропорциональности — параметр материала Еу. Используя значение макроскопического модуля Юнга, вычислили поверхностную энергию разрушения. Это же значение получилось и при расщеплении, т. е. для иной механической системы. Уравнения, применяемые для интерпретации данных, полученных при растяжении и расщеплении, были выведены при использовании энергетического критерия Гриффита. Оказалось, что между значениями у, полученными двумя методами, даже при резком различии механических систем наблюдается хорошее соответствие. [c.98]

К методам оценки поверхностной энергии твердых тел относятся и методы, основанные на измерении энергии разрушения методы раскалывания, трещин, расщепления [4, с. 9]. Методом раскалывания оказалось возможным оценить значение поверхностной энергии кристаллов хлорида натрия и некоторых других галогенидов щелочных металлов, причем экспериментальное значение оказалось близким к теоретическому. Несмотря на то что в этих методах практически невозможно контролировать долю энергии, которая затрачивается на пластическую деформацию кристаллов и выделяется в форме тепла, методами разрушения, особенно при низких температурах, можно получить вполне надежные результаты [42, 43]. Известны опыты по расщеплению слюды [4, 44—46]. Оказалось, что в вакууме расщепление слюды по плоскости спайности происходит практически обратимо если под отщепленный листочек слюды ввести клин, а затем удалить его, при повторном эксперименте на отщепление затрачивается такая же работа, как и в первом случае. По значению этой работы можно рассчитать поверхностную энергию слюды. Этим методом измеряли поверхностную энергию и некоторых других тел [47]. у Поверхностную энергию стекла также измеряют методом трещин. Этот метод заключается в том, что на образце делают сквозную, но не доходящую до краев трещину. Затем образец растягивают перпендикулярно трещине и определяют то критическое напряжение, при котором начинается рост трещины. Из значения этого напряжения вычисляют поверхностную энергию [4, 48]. Следует еще раз подчеркнуть, что при всех механических методах измерения поверхностной энергии твердых тел часть энергии расходуется на неуиругие деформации, трение и другие побочные явления, необратимо переходя в теплоту. Это необходимо иметь в виду при анализе экспериментальных данных. [c.55]

Наряду с изложенными в данном разделе нашими взглядами по оценке механизма разрушения и долговечности напряженных образцов полимерных материалов в жидких средах, естественно, существуют и другие. Интерес представляют работы Тынного, Сошко и др. [53, 75], в основе которых лежит энергетическая теория. Авторы предполагают, что под действием некоторых поверхностно-активных веществ трещины в стеклообразном полимере начинают медленно развиваться при некотором значении эффективной энергии разрушения, которая на два порядка ниже (для ПММА), чем в случае мгновенного разрушения полимера на воздухе. Скорость роста трещины V является функцией энергии разрушения и температуры. [c.161]

С увеличением скорости газа всплески и выбросы жидкости растут, поднимаются все выше и выше и, наконец, достигают вышележащей тарелки и колонна захлебывается. Все сказанное относится к основной массе жидкости па тарелке, так как при каждом из названных режимов можно различить одновременно и ряд других. Так при барботажном режиме над слоем жидкости образуется зона малоподвижной ячеистой структурированной пены, часто напоминающей соты. Это объясняется тем, что кинетическая энергия всплывающих пузырьков газа может быть недостаточной для преодоления механической прочности поверхностной пленки [80]. При выходе пузырька газа из слоя жидкости (пены) и разрушении поверхностной пленки всегда происходит образование брызг, которые поднимаются потоком газа над слоем жид- кости. При любом режиме у самой тарелки остается тонкий слой жидкости (1—2 мм), через который ндет барботаж [36]. [c.103]

По данным Свенсона [4.62], характеристическая энергия разрушения для полиметилметакрилата при 293 К примерно равна 4,3-10" а для полистирола9-10 Дж/см , что превышает свободную поверхностную энергию почти на четыре порядка. Борхардт [4.69] при ударном, а Свенсон [4.62] при медленном разрушении пластмасс обнаружили- максимумы на кривых температурных зависимостей энергии разрушения. Эти максимумы связаны с механическими потерями, наблюдаемыми нри релаксационных переходах, в частности при переходе полимера из стеклообразного в высокоэластическое состояние. [c.91]

Шенд [4.18] по экспериментальным данным, полученным в атмосферных условиях, рассчитал характеристическую энергию разрушения стекла нри малых и больших скоростях разрушения. При малых скоростях О,, хотя и близка, но не равна свободной поверхностной энергии стекла в атмосфере [а = = (2,5- 3,0) 10 Дж/см ], С увеличением скорости роста трещины механические потери возрастают и уже нри скорости 10 мм/с достигают примерно 5-10 Дж/см На быстрой стадии разрушения механические потери достигают максимального зпачения, и характеристическая энергия становится равной 7,5-10 " Дж/см Если испытания вести в вакууме, то при малых скоростях роста трещин 0, =2-lO Дж/ам , что значительно вьш1е результата, полученного в атмосферных условиях, и несколько больше свободной поверхностной энергии стекла в вакууме. Шенд объясняет результаты опытов деформационными потерями. Оп считает, что при малых напряжениях и, следовательно, малых скоростях роста трещин неупругие эффекты в вершинах трещин незначительны, а при больших — существенны и сильно влияют на процесс разрушения. В этой работе, как и во многих других, механические потери второго и третьего видов не учитывались. Необходимость учитывать при анализе процесса роста трещины потери второго вида — кинетическую энергию раздвижения стенок трещины, особенно значи- [c.91]

Орован [4.71, 4.72] и Ирвин [4.28] предложили для металлов формулу (4.32), где вместо а стоит характеристическая энергия разрушения Ок- Считалось, что в Ок. входит свободная поверхностная энергия и механические потери при пластическом деформировании зоны перенапряжения впереди растущей трещины. Из этого следует, что Ок должна зависеть от I, так как с увеличением длины растущей трещины скорость ее роста возрастает, а следовательно, возрастают и механические потери. Это обстоятельство делает формулу (4.32) некорректной. Между тем эту формулу часто применяют для расчета характеристической энергии разрушения по измеренной кратковременной прочности [4.28, 4.71—4.74]. В качестве примера можно указать на работу Берри и Бикки [4.73], где показано, что кратковременная прочность органического стекла подчиняется линейной зависимости <Тр = а—ЬТ. При расчете О , если считать, что 0р сго, получается, что Ок с повышением температуры уменьшается, тогда как известно, что механические потери полимера при этом возрастают. Несоответствие объясняется тем, что механизм разрущения является термофлуктуацион-ным, а не атермическим. Линейно понижающаяся температур- [c.93]

Таким образом, при бесфлуктуационном механизме хрупкого разрушения критерий Гриффита Оа не может служить критерием разрушения. Критерием разруп1ения является условие Ок — Uoly, где Uq-—энергия активации и у — структурный коэффициент в уравнении долговечности Журкова, причем сгк> > (Тй. При a = OG для разрыва связей, обеспечивающего бесконечно медленный рост трещины, необходима кинетическая энергия, поставляемая тепловыми флуктуациями, которая после разрыва связей рассеивается в виде тепла Qa (поверхностные потери). Рассчитаем эту величину для органического стекла ПММА (полиметилметакрилата). При а = 0 энергия разрыва связей, рассчитанная на единицу площади поверхности, равна а = 0,6 NUq. Число химических связей N, разрыв которых приводит к возникновению двух единичных площадок трещины, равно A/ = l/so, где So — поперечное сечение, приходящееся на одну рвущуюся цепь 5o = Я , а К = ЗХо (рвется в среднем каждая третья полимерная цепь). Для ПММА Ло = 0,4 нм, поэтому N = 2 10 см 2, и при Уо = 138 кДж/моль = = 2,3-10 2 Дж/см2. Согласно [4.79, 4.80], а = 0,4-10 Дж/см и, следовательно, Qa= 1,9-10 = Дж/см Характеристическая энергия разрушения, определенная из опыта для ПММА, равна 4,3-10 2 Дж/ м , что существенно превышает рассчитанное значение а. [c.95]

Исследования механики разрушения проводились на образцах эластомеров и резин с искусственным надрезом. Испытание образцов с надрезом получило название раздир и широко применялось в работах Ривлина и Томаса [7.86, 7.87] и других исследователей [7.88—7.94]. В процессе испытаний па раздир определяется энергия разрушения, которая зависит от скорости, движения зажимов. Энергия раздира включает свободную энергию образования новых поверхностей и механические потери, превышающие свободную поверхностную энергию на много порядков. Эластомер считается тем прочней, чем больше затрачиваемая работа внешних сил на раздир. Таким образом, в этих работах установлена связь между гистерезисом и прочностью эластомеров, а, следовательно, показано, что релаксационные явления (механические потери) определяют прочностные свойства этих материалов. [c.220]

ЭРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ - разрушение поверхностных слоев металлов вследствие мех. воздействия или воздействия электр. разрядов. Разрушение в результате хим. или элект-рохимич. воздействия наз. коррозией металлов. Механическая эрозия— результат высокоскоростного соударения с поверхностью металла частиц конденсированной фазы (твердых или жидких), сопровождающегося вырыванием мельчайших металлических частиц. Эрозии способствуют высокая кинетическая энергия частиц, большая твердость и угловатость твердых частиц, шероховатость поверхности металла, а [c.803]

В полимерах механич. потери очень существенны. Так, в резинах и пластмассах они превышают свободную поверхностную энергию на несколько порядков. Даже при бесконечно медленном росте трещины, когда деформационные и динамич. потери исчезают, поверхностные потери, пропорциональные числу разорванных связей, сохраняют конечное значение и должны учитываться при применении теории А. Гриффита. Поэтому в ур-ние (2) вместо а вводят нек-рую характерпстич. энергию разрушения а, отнесенную к единице площади поверхности трещины и включающую как свободную поверхностную энергию, так и поверхностные потери. [c.114]

По Ребиндеру и Венстрему. затухание колебаний связано с разрушением поверхностного слоя и погружением маятника в толщу металла. Чем больше свободная энергия границы раздела металл — раствор, тем больше должна быть работа, необходимая для создания новой поверхности, и тем медленнее происходит разрушение следовательно, одно и то же относительное затухание колебаний маятника наступает позже. Максимум поверхностной твердости совпадает с максимумом поверхностной энергии и оба они должны наблюдаться при потенциале незаряженной поверхности. Метод Ребиндера — Венстрема был видоизменен Бокрисом и Пэрри-Джонсом (1953), которые предложили определять положение потенциала незаряженной поверхности по минимуму поверхностного трения. Определение нулевых точек при помощи этих двух методов требует значительного экспериментального искусства, что ограничивает их практическое использование. [c.256]

Абляция полимерных материалов представляет собой процесс тепло- и массопередачи, в котором большие количества тепловой энергии расходуются на разрушение поверхностного слоя материала, тем самым ограничивая нагрев поверхностного слоя до высоких температур окружающей среды. Тепловой поток, поступающий из окружающей среды, поглощается, рассеивается и задерживается по различным механизмам а) теплопроводность в толщу материала и расход тепла за счет эффективной теплоемкости материала б) расход тепла на фазовые превращения материала в) поглощение тепла газами, выделяющимися в материале при его разложении и движущимися к поверхности г) конвекция тепла в поверхностном жидком слое д) миграция газов с поверхности абляции в пограничный слой е) излучение с поверхности и из объема материала ж) эндотермические химические peaкции [c.407]

За последнее время для пластификации эпоксидных смол и их смесей с другими смолами находят все большее применение жидкие нитрильные каучуки с концевыми реакционными группами (163, 164]. При введении этих эластомеров в сетчатый полимер значительно возрастает поверхностная энергия разрушения полимера без резкого снижения его жесткости и теплостойкости. Это объясняется возникновением сетчатых блок-сополимеров эпоксидной смолы и каучука, выделяющихся в отдельную тонкодиспергированную фазу, химически связанную с жесткой матрицей полимера. При приложении ударных нагрузок к системе диспергированная фаза каучука поглощает энергию и замедляет скорости расшространения трещины в матрице. [c.128]

Бинсберген [24] предпринял попытку описать процесс образования зародышей, принимая во внимание все возможные пути их роста. Его расчеты основаны на использовании модели примитивного кубического кристалла (у = у ), предложенной впервые Косселем [107]. Учитывая при расчете энергии кристаллической решетки только энергию взаимодействия ближайших соседей, можно показать, что энергия разрушения одиночного контакта ф связана с поверхностной свободной энергией простым соотношением [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология