ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кривые напряжение — деформация для твердых полимеров из "Свойства и химическое строение полимеров " Непосредственно из аддитивных величин нельзя оценить ни одну из предельных механических характеристик. Существуют тем не менее различные количественные соотношения, которые связывают предельные механические характеристики с другими механическими свойствами полимерных материалов. [c.175] К первой категории относятся результаты типичных испытаний на прочность — кривые напряжение — деформация при различных температурах и различных скоростях нагружения вплоть до точки разрушения, ударная вязкость, определенная в разных условиях, и т. д. [c.175] Ко второй категории относятся результаты таких испытаний, как, например, разрушение при ползучести (напряжение действует в течение длительного периода времени) и усталостное разрушение (разрушение при циклическом деформировании). [c.175] Третья группа характеристик позволяет получить полезную информацию относительно предельного поведения материалов жесткости (сопротивления вдавливанию), сопротивления процарапыванию (поверхностной жесткости), трения и теплостойкости. [c.175] Прочностные свойства твердых тел наиболее просто выявляются с помощью диаграммы напряжение — деформация такой диаграммой описывают поведение однородного образца с постоянным поперечным сечением в условиях одноосного растяжения (рис, Х.1). [c.175] Если какой-то материал выхЪдит из строя и разрушается при определенных значениях нагрузки и удлинения, то его называют хрупким. Если же после упругой деформации при некоторой критической величине напряжения развивается постоянная деформация (пластическая деформация), то такой материал называют пластичным. [c.176] Пластическое течение всегда связано с критическим сдвиговым напряжением. Это обстоятельство подтверждается данными микроскопических исследований, которые показывают, что пластическая деформация обычно сопровождается скольжением по кристаллогра- фическим плоскостям за счет дислокаций. Продолжительная деформация вызывает зацепления дислокаций и все более затрудняет их перемещения. Это приводит к механическому упрочнению в ре-аультате деформации. [c.177] На рис. Х.2 представлены зависимости напряжение — деформация для различных типов полимерных материалов. [c.177] Теоретическое значение предела прочности хрупкого материала имеет порядок ат 0,1 , где —модуль Юнга. [c.177] Экспериментально наблюдаемая прочность обычно изменяется в широких пределах, но всегда оказывается в 10—100 раз меньше теоретического предела. И лишь для очень тонких волокон усов , полученных из некоторых материалов (например, двуокиси кремния), предел прочности при растяжении достигает теоретического значения. Причина подобного ослабления твердого тела заключается в присутствии в нем дефектов или трещин, особенно на поверхности тела. Такие трещины действуют как концентраторы механического напряжения. [c.177] Если материал не подвергался заметному меха ническому упрочнению после развития деформации в условиях нагружения, то его предел текучести очень близок к максимальному напряжению, выдерживаемому данным материалом перед разрушением,- т. е. его пределу прочности при растяжении, или разрушающему напряжению при растяжении. [c.178] Если материал подвергается механическому упрочнению, что характерно для многих кристаллических полимеров вследствие ориентации в процессе пластической деформации, то предел прочности этого материала, рассчитанный по исходному поперечному сечению образца, конечно, оказывается выше предела текучести. [c.178] Но ж хрупкое твердое тело может стать пластичным, если к нему прикладывается гидростатическое давление. Рассмотрим хрупкое твердое тело, которое разрушается при растягивающем напряжении о. Если приложено. гидростатическое давление р, то необходимое для разрушения растягивающее напряжение равно р-j Такое растягивающее напряжение создает напряжение сдвига, равное (/ +а). Если величина критического напряжения сдвига меньше этого значения, то тело деформируется пластично, прежде чем растягивающее напряжение станет достаточным для возникновения хрупкого разрушения. [c.179] Явления, подобные описанному, хорошо известны на практике. На больших глубинах залегания горные породы могут течь, хотя в обычдых условиях эти породы хрупкие. Даже в кварце может наблюдаться пластическое течение при достаточно большом гидростатическом давлении. [c.179] В опытах по определению твердости процесс вдавливания зачастую может осуществляться путем развития пластических деформаций даже в относительно хрупких материалах. Это обусловлено торможением процесса хрупкого разрушения из-за большого значения гидростатической составляющей напряжений в таких опытах. И значения твердости, полученные этим способом, представляют собой меру именно пластических характеристик данного хрупкого твердого тела. [c.179] Еще больше можно увеличить прочность, если кристаллизация осуществляется одновременно с ориентацией. Наиболее прочными полимерными материалами являются высокоориентированные кристаллические полимеры. [c.179] В табл. Х.1 приведены числовые значения прочностных характеристик ряда полимеров. [c.180] Приведенное соотношение не выполняется для полимеров с поперечными связями. [c.181] С помош ью табл. Х.1 можно сравнить между собой значения прочности при растяжении, изгибе и сжатии. В табл. Х.2 сопоставляются значения коэффициентов прочности полимеров и других материалов. [c.181] При увеличении скорости удлинения возрастают прочность при растяжении и модуль упругости, а разрывное удлинение в общем случае уменьшается (исключая резины). [c.182] Вернуться к основной статье