Рост - трещина - серебро
Cтраница 3
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 16в 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. [31]
Применение механики разрушения к вязкоупругой среде ограничивается отклонением от условия бесконечно малой деформации вследствие молекулярной анизотропии, локальной концентрации деформаций и зависимости напряжения и деформации от времени. Эта теория эффективна при исследовании распространения трещин. Будут рассмотрены морфологические аспекты разрушения и влияние пластического деформирования, зависящего от времени, возникновения и роста трещины серебра и разрыва цепи на энергию когезионного разрушения полимеров. [32]
Камбур [7.43] показал, что трещина начинает расти в том месте полимера, где происходит в малом объеме формирование материала, деформация которого происходит микронеоднородно и приводит к образованию большого числа малых сфероидальных пустот. Свежеобразованные поверхности многих полимерных стекол окрашены. Толщина поверхностного слоя в местах, где скорость роста трещины серебра близка к нулю ( перед остановкой роста трещины), для ПММА оказалась равной 0 68 мкм. При медленном росте трещины очень велика затрата упругой энергии на пластическую ( вынужденную высокоэластическую) деформацию. Поскольку механизм образования трещин серебра неизвестен [7.43], можно только предполагать, что работа пластической деформации, затрачиваемая на их образование, равна работе вынужденной высокоэластической деформации такого же объема материала. [33]
Несмотря на то что было выполнено значительное количество исследований по различным аспектам образования трещин серебра, не существует общего мнения относительно механизма начала их роста. До сих пор не существует приемлемой теоретической модели, с помощью которой можно было бы предсказать, образуются ли в данном полимере при данных условиях трещины серебра или нет. Конечно, это связано с тем, что начало роста трещины серебра зависит одновременно от трех групп переменных, характеризующих соответственно макроскопическое состояние деформаций и напряжений, природу дефектов, создающих неоднородность в материале, и молекулярные свойства полимера при данных температурных условиях и химической среде. Существует пять различных по смыслу моделей процесса возникновения трещины серебра, в которых используются различные определяющие параметры. Эти модели основаны соответственно на разности напряжений, критической деформации, механике разрушения, ориентации молекул и их подвижности. [34]
 |
Схематическое изображение трещин серебра в полимере. за трещиной серебра ( Л следует трещина разрушения ( 2. [35] |
Чем больше влияние релаксационных процессов деформации, тем шире раскрываются трещины. Так как скорость релаксации экспоненциально растет с напряжением, то релаксационные процессы существенно влияют и на величину перенапряжений в вершине трещин. Процессы релаксации приводят к уменьшению перенапряжений в вершинах наиболее опасных микротрещин. Это препятствует преимущественному росту какой-либо отдельной трещины и отчасти объясняет постоянство скорости роста трещин серебра. [36]
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. [37]
Многие до сих пор не решенные проблемы, касающиеся перехода материала матрицы в вещество такой трещины и реологических свойств последней, значительно усложняют любое количественное описание распространения трещины серебра. По этой причине здесь не приводится детального описания различных методов, но упоминаются их основные особенности. Механические методы исследования разрушения ПММА [15, 50, 102, 127, 133] и ПК [127, 144] позволили получить эмпирические выражения для скорости роста трещины серебра d ( ajrrp) jdt, в которые входят коэффициенты интенсивности напряжения. Камбур [76], а также Маршалл и др. [102, 133] подчеркивают важность течения окружающей среды сквозь пористый материал такой трещины. [38]
Он определял равно мерную растворимость Sv как объем жидкости, поглощенной; единицей объема полимера, для ПС, поли ( 2 6-диметил - 1 4-фени-лен оксида) и ПСУ. Сопротивление образованию таких трещин в ПС и ПСУ не столь хорошо коррелировало с параметрами растворимости. Для двух групп данных, относящихся к полистиролу, получены универсальные зависимости для Тс и деформации начала роста трещины серебра е при использовании Sv в качестве независимого параметра. [39]
В предыдущем разделе ( рис. 9.13) уже упоминалось, что, согласно наблюдениям Феллерса и К. Это означает, что вначале ( Ми 1 6 - 105) ширина трещины растет с увеличением длины цепи, причем оказалось, что ширина трещины серебра в 5 2 раза больше длины вытянутой цепи. Однако из этого не следует, что именно каждая молекулярная нить состоит из нескольких сильно вытянутых цепей. Можно предположить, что до начала роста трещины серебра молекулы произвольным образом запутаны в клубки. Например, для материала с М, 1 Ы05 г / моль расстояние между концами цепей равно 21 нм. В фибрилле диаметром 20 нм и длиной 1200 нм содержится 2360 таких вытянутых молекулярных клубков. [40]
Обе гипотезы верны не для всех материалов и условий испытания. Фактически разрушение хрупких твердых тел соответствует третьей гипотезе Алфрея, которая, строго говоря, не совместима с условием (6.51), так как согласно этой гипотезе скорость разрушения зависит от степени уже имеющегося разрушения в материале. Поэтому для хрупкого разрушения (6.51) верно только приближенно для не очень медленных разрушений, когда зеркальная зона занимает малую долю поверхности разрыва. В этом случае практически можно считать, что скорость процесса разрушения определяется номинальным напряжением т, близким к напряжению CF, рассчитанному на неразрушенное поперечное сечение образца. 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. [41]
Многие до сих пор не решенные проблемы, касающиеся перехода материала матрицы в вещество такой трещины и реологических свойств последней, значительно усложняют любое количественное описание распространения трещины серебра. По этой причине здесь не приводится детального описания различных методов, но упоминаются их основные особенности. Механические методы исследования разрушения ПММА [15, 50, 102, 127, 133] и ПК [127, 144] позволили получить эмпирические выражения для скорости роста трещины серебра d ( ajrrp) jdt, в которые входят коэффициенты интенсивности напряжения. Камбур [76], а также Маршалл и др. [102, 133] подчеркивают важность течения окружающей среды сквозь пористый материал такой трещины. В тех случаях, когда длина такой трещины оказывалась пропорциональной длине обычной трещины [15, 144, 177], эмпирическая закономерность роста последней ( например, выражение (9.22)) также описывала рост трещины серебра. [42]
Страницы: 1 2 3