ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экспериментальные исследования условий достижения пластического состояния в полимерах из "Механические свойства твёрдых полимеров" Уитни и Эндрюс исследовали [19] свойства полистирола, полиметилметакрилата, поликарбоната и поливинилформаля. Их йнтересовало влияние гидростатического компонента тензора напряжений на условия перехода через предел текучести и эффект изменения объема растягиваемого образца перед переходом через предел текучести и в ходе холодной вытяжки. Результаты, относящиеся к полистиролу, суммированы на рис. 11.18, который представляет собой сечение поверхности, отвечающей достижению состояния текучести, плоскостью, нормальной главной оси СТ3. Растягивающие напряжения и принято считать положительными, а сжимающие — отрицательными. [c.274] В обзоре Торкилдсена [22] приводятся некоторые результаты экспериментов, выполненных при исследовании поведения тонкостенных труб из полиметилметакрилата в условиях растяжения и гидростатического давления. Эти результаты говорят о применимости критерия текучести Мизеса. Из обсуждения экспериментальных данных следует, что за предел текучести принимались напряжения, отвечающие деформации 0,2%, которая представляла инженерный интерес, но остается не вполне ясным, отвечает ли это определение действительному значению предела текучести во всех проведенных экспериментах. [c.276] В более обширном исследовании Боудена и Джюкса [23] было проведено иззп1ение условий перехода через предел текучести полиметилметакрилата в плосконапряженном состоянии по методике, впервые предложенной Фордом [24] для оценки пластических деформаций металлов. Принципиальная схема использованной экспериментальной установки показана на рис. 11.19. Важная особенность примененной методики состоит в том, что она позволяет изучать явление перехода через предел текучести при сжатии таких материалов, которые при одноосном растяжении обычно разрушаются при малых деформациях. Так, полиметилметакрилат бы.ч исследован при комнатной температуре, т. е. ниже его температуры хрупкости, оцениваемой обычно в опыте на растяжение. [c.276] Детальное исследование пластических деформаций ориентированных полимеров оказалось особенно плодотворным благодаря двум обстоятельствам. Во-первых, хотя критерий текучести для таких материалов более сложен, чем для изотропных сред, он позволяет установить корреляцию между наблюдаемыми механическими свойствами и особенностями молекулярного строения полимера. Во-вторых, при рассмотрении молекулярных превращений, происходящих в связи с развитием пластической деформации, оказывается возможным применить технику рентгеновской дифракции, поскольку исходный материал обладает высокоупорядоченной структурой. Даже такие методы макроскопических наблюдений, как измерение двойного лучепреломления, оказываются гораздо более надежными для оценки структурных превращений, когда исследуются ориентированные материалы, а не изотропные. [c.279] В настоящем разделе будут описаны особенности достижения состояния текучести для некоторых полимеров, а объяснению происходящих при этом молекулярных процессов будет посвящен следующий раздел. [c.279] Полосы скольжения или деформационные полосы впервые наблюдались в ориентированйом найлоне Заукелисом [26]. Одно-и двухосно-ориентированные образцы найлона 6,6 или найлона 6,10 приготовляли вытяжкой или вытяжкой с последующей прокаткой. Затем их помещали в тензометр и наблюдали образование деформационных полос. Анализ растянутых образцов показал, что образование полос сопровождается значительной переориентацией материала. [c.279] Куракава и Бэн [27], а позднее Келлер и Райдер [28] описали появление деформационных полос при растяжении ориентированных листов, приготовленных из полиэтилена высокой плотности. При этом Куракава и Бэн обнаружили, что в тех случаях, когда угол между направлениями первоначальной и вторичной вытяжки был небольшим, направление полос совпадало с осью с, т. е. с направлением (001) в кристаллических областях полимера. В других случаях было замечено, что полосы оказываются слегка наклоненными по отношению к направлению (001). Поэтому авторы цитируемой работы предположили, что в действительности механизм пластических деформаций не сводится исключительно к скольжению в направлении (001), но складывается из такого скольжения и двойникования. Эффект двойникования под действием приложенных усилий было также предложено рассматривать как причину наблюдаемой переориентации кристаллов при прокатке Франком, Келлером и О Коннором [29]. [c.280] Если вторичная вытяжка происходила под большим углом по отношению к направлению, первичной ориентации, то образовывались полосы изгиба. При этом методом дифракции рентгеновских лучей под большими углами было установлено, что полимер в этих полосах, как и в случае найлона, подвергается резкой переориентации. [c.280] Келлер и Райдер [28] измерили значения предела текучести в зависимости от угла 9 между направлениями первичной и вторичной вытяжки. Их результаты представлены на рис. 11.22. [c.281] Авторы полагают, что их данные согласуются с выводами, вытекающими из применения критерия текучести Кулона. [c.281] Критерий Кулона также позволяет оценить направление плоскости, в которой будет происходить скольжение (см. раздел 11.2.5). Однако эти оценки не согласуются с экспериментальными данными, полученными при исследовании полиэтилена высокой плотности, поскольку деформационные полосы не образовывались в направлениях, предсказываемых критерием Кулона. [c.281] Следующим полимером, с которым проводились аналогичные по смыслу исследования, был полиэтилентерефталат, кристалличность которого существенно ниже, чем полиэтилена высокой плотности (приблизительно 30% по сравнению с примерно 85% для полиэтилена) [20, 30, 31, 32]. Было установлено, что направление развития деформационных полос при различных направлениях растяжения существенно отличается от оси первичной ориентации. [c.281] Типичный пример экспериментальных данных, полученных при растяжении ориентированного полиэтилентерефталата, приведен на рис. 11.23. Вытекающая из этих данных зависимость предела текучести от угла, образуемого направлениями первичной и вторичной вытяжки, представлена на рис. 11.24. [c.281] Полученные экспериментальные данные, однако, могут быть согласованы с критерием текучести Хилла, предлагавшимся для анизотропных материалов, как это показано на рис. 11.25. [c.282] В разделе 11.2.10 были рассмотрены модифицированные уравнения Леви — Мизеса, которые связывают приращения пластических деформаций с приложенными напряжениями для мате-риа.ча, обладающего орторомбической симметрией. [c.283] Как было указано в разделе 11.2.5, образование деформационных полос происходит в направлениях, общих для неориентированного и ориентированного материала, и поэтому деформационные полосы отвечают направлениям, в которых при развитии пластических деформаций не происходит ни вращения, ни искажения элементов объема. Это означает, что в направлении полос приращения пластических деформаций должны равняться нулю. В деформируемом материале могут быть выделены два таких направления, одно из них отвечает направлению полос скольжения, второе — полос изгиба. [c.284] Условие, которое должно выполняться для того, чтобы полоса образовывалась под углом Р к оси первичной вытяжки, формулируется как de xx = О, т. е. [c.284] Вернуться к основной статье