ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследования долговечности композиционных и гетерогенных материалов из "Кинетическая природа прочности твердых тел" Температурно-временная зависимость прочности, как уже отмечалось, наблюдается не только в таких материалах, как металлы, полимеры, металлические и неметаллические монокристаллы, но и в более сложных по строению и составу гетерогенных и композиционных материалах, имеющих, как известно, важное практическое значение. [c.92] Однако из имеющихся в литературе публикаций [215—227] следует, что общие закономерности, найденные в опытах с однородными материалами, оказываются справедливыми и для сложных композиционных материалов. [c.93] выполненные разными авторами [215—227], показали, что временная зависимость прочности наблюдается для самых разнообразных, сложных по строению и композиции материалов. Для примера на рис. 16, д приведены результаты исследований зависимости долговечности от напряжения при комнатной температуре для таких гетерогенных материалов, как бумага, древесина, цемент и стеклопластики. Видно, что и для всех этих материалов связь между долговечностью и напряжением при постоянной температуре испытания подчиняется уравнению т —Лехр(—аа). Опыты показали также, что по крайней мере для некоторых из этих материалов, в частности, для бумаги и стеклопластиков имеет место и температурная зависимость долговечности [215—227]. Для сложных композиционных материалов следует, конечно, ожидать появления ряда особенностей, усложняющих температурно-временную зависимость прочности, причины которых в каждом конкретном случае должны выясняться особо. Тем не менее, и для таких сложных материалов иногда в некотором интервале температур оказывается справедливым общее уравнение для долговечности с постоянными коэффициентами То, Уо и у. Изучение температурно-временной зависимости прочности таких материалов, как показывает приведенный ниже пример, позволяет не только получить важные для практики сведения об их долговечности, но и выяснить некоторые существенные вопросы о природе их разрушения, влияния на процесс разрущения взаимосвязи между отдельными компонентами материала (наполнителем и связующим) и т. п. [c.93] Весьма обстоятельные исследования температурно-временной зависимости прочности одного типа композиционных материалов, а именно — стеклопластиков, выполнены в работах [217—223]. [c.93] В работах [218, 219] изучены особенности температурно-временной зависимости стеклопластиков холодного отверждения с учетом влияния вариаций в их структуре и агрессивной среды. [c.93] Испытывались стеклопластики в работе [218, 219] в основном в условиях чистого изгиба, но частично и в условиях растяжения. [c.94] Опыты и обработка их результатов показали, что из 53 исследованных случаев (испытания 16 материалов при разных температурах, в разных средах) в 46 случаях временная зависимость в полулогарифмических координатах линейна (коэффициент корреляции между 1 т и о равен 0,85). Это означает, что уравнение т = А ехр(—ао), как правило, справедливо для гетерогенных материалов — различных стеклопластиков холодного отверждения, вне зависимости от их структуры и направления нагружения (по отношению к стекловолокнам), а также в присутствии морской и пресной воды. [c.94] Отклонения зависимости lgт(0) от линейного закона объясняются в основном нестабильностью свойств пластиков в процессе испытаний и наблюдаются, как правило, при повышенных температурах испытаний (60—90°С) или в условиях весьма длительных испытаний при 20°С (до 10 часов). [c.94] Полученные результаты показывают, что зависимость 1 (1/7 ) линейна лишь до определенной температуры Тс. излом прямых соответствует, как оказалось, интервалу стеклования связующих веществ. [c.95] Величины коэффициентов то и Уо общего уравнения для долговечности для обоих испытанных стеклопластиков оказались одинаковыми и равными (при условии Т Тс) как и для гомогенных твердых тел то 10 — 10 сек, а Уо 33 ккал/моль. [c.95] Последующие исследования временной зависимости прочности отдельных элементов структуры полиэфирных стеклопластиков холодного отверждения (стеклянных нитей, неармированных полимерных связующих и адгезионной связи связующее — стеклоткань) вместе с микроскопическими наблюдениями роста трещин и фрактографическими исследованиями характера поверхностей изломов привели к выводу, что начальной и определяющей стадией разрушения этих материалов является, как правило, постепенное разрушение адгезионных связей. Этот вывод, а также выводы о том, что наряду с определяющей ролью адгезионного разрушения имеет место также и влияние свойств связующего вещества и стекловолокна, делается в работе [219], главным образом, на основе сопоставления параметров временной зависимости прочности отдельных элементов структуры с параметрами временной зависимости прочности самого стеклопластика. Таким образом, эти работы еще раз демонстрируют, что изучение временной зависимости прочности твердых тел, даже таких сложных, как композиционные материалы, дают важную информацию о природе разрушения. Эта информация может быть использована, в частности, для разработки композиционных материалов с повышенной прочностью. [c.95] Более общий качественный вывод из результатов, приведенных в данном параграфе, важный для вопросов, рассматриваемых в книге, заключается в том, что температурно-временная зависимость прочности наблюдается и в таких сложных по строению материалах, как композиционные. [c.95] Вернуться к основной статье