ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетическая концепция прочности из "Длительная прочность полимеров" Механическая прочность твердых тел обусловлена длительностью нагружения. На это обстоятельство указывают уже тривиальные испытания образцов на разрывной машине при различных постоянных скоростях д ефор М ир ов а ния. [c.125] Он позволяет установить временную зависимость прочности для заданного режима нагружения, если аналитически определена функция т[ст(0] для а(0 =о=.сопз1. [c.126] Линейный закон накопления поврежденности в виде уравнений (5.30) и (5.31) носит приближенный хараетер 20, 109, 138, 141, 142] и справедлив лишь при сравнительно неизменной структуре образца, т. е. в условиях хрупкого разрушения, когда формоизменение отсутствует. Более универсальны нелинейные законы, рассмотренные ниже. Периодическая разгрузка (отдых) образца слабо влияет на сумму (5.30). Именно это обстоятельство в свое время явилось основанием [230] для утверждения о необратимости хрупкого разрыва и, следовательно, о неразрывной связи прочности с временным фактором. Вместе с тем в материале возможны также обратимые механические изменения [142], особенно прц кратковременном силовом ваздействии. [c.126] Важнейшим моментом кинетической концепции является учет теплового движения элементов структуры твердого тела. Тепловые флуктуации вызывают значительные усилия в межатомных связях, сравнимые с их прочностью. Механическая нагрузка лишь ускоряет процесс деструкциц этих связей, препятствуя их рекомбинации и снижая энергию активации хрупкого разрыва. [c.127] Таким об1разом, основной постулат кинетической концепции предполагает адекватность температурного и силового факторов хрупкого разрыва. В свете этих представлений механическое разрушение полимеров аналогично термодеструкции, активируемой напряжением. В ос нове обоих процессов лежат термофлуктуационные разрывы химических связей [160, 162]. [c.127] На рис. 5.8 для различных температур показано семейство кривых долговечности ориентироваяного капронового волокна [85]. В полулогарифм ичеоких координатах изотермические графики прн экстраполяции пересекаются в некоторой точке (полюсе), ордината которой то 10- з с практически не меняется для ряда твердых тел и примерно совладает с периодом тепловых колебаний атомов [160]. [c.128] Регель [159] объясняет эффект смещения полю1са влиянием на параметр у напряжения и температуры. С этим в принципе можно согласиться, ноокольку две остальные постоянные величины в формуле (5.33) достаточно консервативны. [c.129] С понижением температуры наклон кривых долговечности (см. рис. 5.7), т. е. параметр а, возрастает. Формально а— -оо при Г -— 10, и, следовательно, временная зависимость прочности исчезает, а хрупкий разрыв приобретает характер. критического события. У полимеров подобная картина практически наблюдается прн Т 73 К [12]. [c.130] В частности, эта формула использовалась [178] для аппроксимации кривых долговечности полимет1глмет-акрилата, полученных при одноосном растяжении образцов на воздухе в широком интервале температур (от — 120 до -f 50 ). Постоянные, входящие в уравнение (5.40), определяли независимым методом. [c.132] Режим испытаний не влияет [201] на величину Оо, которая из-за кооперативного характера рассматриваемого процесса соответствует сумме энергий связей, разрушающихся в ходе элементарно ) деструктивного акта, наблюдаемого в локальном объеме Оэ = й/Р (р — коэффициент концентрации напряжений). Поэтому представляется правильным оценивать характер разрушения [74] по величине отношения ио/Ьд. Чем оно больше, тем заметнее степень участия в элементарном разрыве химических связей. [c.133] Вариант теории Бяни [48] предполагает, что усилие в связи растет по экспонанте /=/оехр pat), причем вероятность ее разрущения р = ехр—(i7—f6)/feT. Поскольку усилие / резко увеличивается при то приближенно разрыв связи наблюдается при р ах=, т. е. [c.134] Испытания полистирола и полиметилметакрилата [48] подтвердили достоверность двух последних оценок. [c.134] Используя критерий Бики (рют=1), Губанов и Чевы-челов получили выражение для долговечности [75], которое по данным Журкова и Абасова [88] хорошо согласуется с экспериментом. [c.134] В соответствии с теорией Тейлора [253], предполагающей кинетический характер хрупкого разрыва, нарушению сплошности растягиваемого образца предшествует медленная деформация, сопровождаемая разрывом напряженных структурных связей. Разрушение образца происходит при некоторой критической деформации. [c.134] Рассмотренные физические результаты, за исключением более общего выражения (5.42), относятся только к хрупкому разрушению полимеров (твердые термопласты, реактопласты) при одноосном нагружении в различных средах. Для сложного напряженного состояния возникает проблема к ритерия прочности. [c.135] Формула Журкова уже в области обычных эксплуатационных нагрузок заметно отклоняется от эксперимента. В этой связи теории Бартенева, Бики и Тейлора более универсальны. Они описывают реальный процесс и при малых напряжениях (ст 0,2сгр), формально указывая при а— 0 на неограниченное увеличение долговечности. [c.135] Вернуться к основной статье