Cтраница 2
Анализ начала роста трешин серебра в трубчатых образцах при одновременном их растяжении и кручении с учетом такого механизма роста трещин серебра, при котором благодаря периодическому разрыву вогнутых граничных поверхностей воздух-полимер при вершине такой трещины ( менисковая нестабильность) образуются пучки трещин серебра. [16]
Для пластмасс при медленных разрушениях, когда основное время занимает процесс растрескивания ( серебрение), условие Бейли выполняется почти точно, так как скорость роста трещин серебра в противоположность обычным трещинам разрушения практически определяется номинальным напряжением ( см. гл. [17]
В исследованиях Маршалла и Уиль ямса и др. [52, 102, 133, 151, 164], Нарисава и др. [127], Китагава и др. [144], а также Кренца и др. [159-160] рост трещин серебра и ползучесть были связаны с параметрами механики разрушения. Грэхем и др. [164] моделировали трещины серебра в ПММА линейной пластической областью, на которую действует напряжение образования трещины асг. Установлено, что между Km и асг имеется явная линейная связь. Подобные исследования влияния растворителей на образование трещин серебра в ПС методами механики разрушения были выполнены Кренцем и др. [159-160] с помощью голографи-ческой интерферометрии. [18]
Первой причиной появления трещин серебра является наличие структурных микродефектов и, по-видимому, вынужденная эластическая деформация микроструктурных элементов полимера в этих ослабленных дефектных местах. Замедление роста трещин серебра объясняется релаксационными процессами и уменьшением перенапряжений в микродефектах. В результате релаксационных процессов скорость роста трещин серебра примерно постоянная. Было показано, что трещины серебра имеют иное строение, чем обычные трещины. Они представляют собой клиновидные области расслоившегося и сильно деформированного полимера, подвергшегося холодной вытяжке и упрочнению. [19]
Поскольку меньшее число цепных сегментов ориентировано в направлении главного напряжения, критические локальные деформации достигаются при меньших напряжениях ( гл. При достаточной соосности цепей напряжения начала роста трещины серебра будут выше напряжения вынужденной эластичности при сдвиге, так что трещины серебра не образуются. Особого упоминания заслуживает результат Холла и Хорса [153], заключающийся в том, что ориентация молекул оказывает лишь слабое влияние на ориентацию плоскости с трещиной серебра. [20]
Феллерс и Ки [146] исследов али зависимость образования трещин серебра и напряжений разрыва материала от молекулярной массы. Эти авторы предполагают, что напряжения начала роста трещины серебра не зависят от молекулярной массы, если Мп2Ме, в то время как развитие такой трещины и ее разрыв явно зависят от нее. На основании этих результатов можно прийти к выводу, что начало роста трещин серебра зависит главным образом от взаимодействия между цепными сегментами. Иной результат, полученный этими же и другими авторами, состоит в том, что многочисленные трещины серебра в образцах с высокой молекулярной массой очень тонкие длинные и прямые по сравнению с трещинами серебра в полимерах с низкой молекулярной массой, которые грубее по текстуре и несколько короче. По-видимому, данное явление связано с однородностью поля напряжений, которая тем выше, чем более многочисленны и более прочны фибриллы. [21]
Физико-химические воздействия жидких сред могут повлиять на начало роста, распространение или разрыв трещины серебра в термопластичном полимере. По-видимому, жидкость должна диффундировать в полимер, чтобы повлиять на начало роста трещины серебра. Нарисава [119] определил критические напряжения а, образования таких трещин в тонких пленках ПС и ПК, находящихся в контакте с различными спиртами и углеводородами. На основании этих результатов он пришел к выводу, что слабое набухание микроскопического слоя поверхности материала является необходимым и достаточным условием, чтобы вызвать образование трещин серебра. [22]
Область II усталостного разрушения характеризуется тем, что период образования зародышей трещин серебра предшествует их росту и появлению медленно, а затем катастрофически быстро растущей трещины. Данный тип усталостного разрушения наблюдается при значениях напряжения, чуть меньших напряжения о -, при котором Непосредственно начинается рост трещины серебра. Зависимость NP от а значительно более слабая. Это приводит к тому, что при меньших значениях напряжения происходит задержка начала роста трещины серебра, а также понижается скорость медленного роста простой трещины. [23]
Маршалл и др. [102], а также Нарисава и др. [127] установили, что это связано с начальным коэффициентом интенсивности напряжений Ко, который управляет процессом начала роста трещины серебра на вершине надреза. В случае ПММА и ПК, погруженных в метанол или керосин, существуют критические значения Km, ниже которых не происходит возникновения трещины серебра и ее роста. Этот факт можно понять с учетом дискретных размеров сегментов цепи и пустот, которые будут формироваться в процессе образования трещины, с учетом того, что плотность накопленной энергии упругой деформации ограничена ( рис. 9.3), а также с учетом того, что пластические деформации исключают особенности напряжения. Маршалл и др. [102] на основании своих данных приходят к выводу, что образование трещины серебра происходит в случае, когда в материале у вершины надреза достигаются условия критической деформации или происходит раскрытие трещины. [24]
Детальное изучение трещин серебра ( образование которых не сопровождается разделением образца на части, но сопровождается его посеребрением) позволило лучше понять их природу и структуру. Образец, в котором поперечное сечение полностью пересечено трещинами, продолжает выдерживать нагрузку. Характеристики роста трещин серебра совершенно отличны от характеристик роста истинных трещин. [25]
Рост трещин серебра сопровождается разрывом части химических связей на их пути. Флуктуационный механизм разрыва связей в вершине трещин серебра такой же, как для трещин разрушения, и, как следует из опыта, характеризуется той же величиной энергии активации. Это означает, что скорость роста трещин серебра практически определяется вероятностью разрыва цепей, а не скоростью вытяжки тяжей. [26]
Первой причиной появления трещин серебра является наличие структурных микродефектов и, по-видимому, вынужденная эластическая деформация микроструктурных элементов полимера в этих ослабленных дефектных местах. Замедление роста трещин серебра объясняется релаксационными процессами и уменьшением перенапряжений в микродефектах. В результате релаксационных процессов скорость роста трещин серебра примерно постоянная. Было показано, что трещины серебра имеют иное строение, чем обычные трещины. Они представляют собой клиновидные области расслоившегося и сильно деформированного полимера, подвергшегося холодной вытяжке и упрочнению. [27]
О влиянии химической среды будет сказано в разд. Рассматриваемые в данном разделе исследования были выполнены большей частью в стандартных атмосферных условиях. Раш и Бек [95] объясняют начало роста трещины серебра ослаблением материала вследствие локальных деформаций. Они предполагают существование критической деформации образования такой трещины, которая зависит от величины постоянного свободного объема, первоначально распределенного в массе материала. [28]
Феллерс и Ки [146] исследов али зависимость образования трещин серебра и напряжений разрыва материала от молекулярной массы. Эти авторы предполагают, что напряжения начала роста трещины серебра не зависят от молекулярной массы, если Мп2Ме, в то время как развитие такой трещины и ее разрыв явно зависят от нее. На основании этих результатов можно прийти к выводу, что начало роста трещин серебра зависит главным образом от взаимодействия между цепными сегментами. Иной результат, полученный этими же и другими авторами, состоит в том, что многочисленные трещины серебра в образцах с высокой молекулярной массой очень тонкие длинные и прямые по сравнению с трещинами серебра в полимерах с низкой молекулярной массой, которые грубее по текстуре и несколько короче. По-видимому, данное явление связано с однородностью поля напряжений, которая тем выше, чем более многочисленны и более прочны фибриллы. [29]
Им исследован характер поверхности разрушения ПММА, причем толщина слоя, вызывающего интерференцию на этой поверхности, составляет 6800 А. Проведенная в связи с этим оценка трех составляющих общей энергии разрушения позволила автору сделать вывод о том, что вклад первой составляющей - энергии разрыва связей - является небольшим. При наблюдении под микроскопом 166 тонкого слоя полимерного-материала, образующегося при росте трещин серебра, видна интерференционная картина, вызванная изменением материала в этом слое, толщина которого может доходить до нескольких микрон. [30]