Скорость - рост - микротрещина
Cтраница 3
Другими словами, в тех случаях, когда вязкость жидкой среды достаточно велика, кинетический фактор преобладает над равновесным и определяющим образом влияет на механическое поведение полимера. Как следует из рис. 5.24, скорость роста микротрещин в ПЭТФ при прочих равных условиях уменьшается при деформации в ряду жидких алифатических спиртов с увеличением их углеводородного радикала. [31]
Зависимость скорости роста микротрещин от состава смеси н-пропанол - вода представлена на рис. 5.25. Из рисунка следует, что скорость роста микротрещин практически не зависит от состава смесей в широкой области их соотношений и только при малых концентрациях спирта резко уменьшается. Нетрудно заметить, что вид зависимости скорости роста микротрещин от концентрации поверхностно-активного вещества напоминает изотерму адсорбции. На наш взгляд, такое совпадение не случайно и объясняется следующими причинами. [32]
Это значит, что процесс роста микротрещины с конечной скоростью может поддерживаться только напряжением, большим OG. Иначе говоря, при переходе напряжения через критическое значение ( TG скорость роста микротрещины из-за появления механических потерь не может измениться сразу скачком от нуля до конечной величины, как это считал Гриффит. [33]
Еще более убедительное подтверждение адсорбционного механизма роста микротрещин и деформации полимера в целом было получено при исследовании скорости роста микротрещин в ПЭТФ при его растяжении в различных алифатических спиртах и их смесях с водой. Эти данные представлены на рис. 5.26. Хорошо видно, что зависимость скоростей роста микротрещин от состава смесей спирт - вода подчиняется известному эмпирическому адсорбционному правилу Дюкло-Траубе. Все это свидетельствует о глубоком и сложном влиянии адсорбционных эффектов на механизм деформации полимеров. [34]
На рис. 5.23 показаны зависимости времени выхода кривых растяжения на плато для образцов ПЭТФ различной толщины, при их деформации в трех нормальных алифатических спиртах. Хорошо видно, что во всех случаях эти зависимости носят прямолинейный характер, свидетельствующий о независимости скорости роста микротрещин от толщины исследуемого образца. Из наклона зависимостей легко определить значение скорости роста микротрещин. [35]
Для его решения необходимо знать зависимость его параметров от напряжения, времени и эффективного давления газообразной окружающей среды. На основании экспериментальных данных автор делает ряд допущений: р - есть функция напряжения, которая не зависит от времени, b - постоянная величина для зрелой микротрещины, v - скорость роста микротрещины, зависящая от напряжения. При постоянном напряжении р, b и v увеличиваются с повышением эффективного давления окружающей среды. Рассчитанные на основании сделанных допущений кривые растяжения ПХТФЭ качественно отражают его механическое поведение. [36]
Итак, наличие распределения микротрещин по скоростям роста связано в первую очередь с набором микродефектов или микронеоднородностей в полимере. Однако следует учитывать и то обстоятельство, что прорастание первых микротрещин через все поперечное сечение образца, так же как прорастание шейки, приводит к уменьшению напряжения и, следовательно, скорость роста последующих микротрещин будет ниже, так как они возникли при меньшем уровне напряжений. Таким образом, распределение микротрещин по скоростям роста зависит от микродефектности и микронеоднородности образца, а также от релаксации напряжений, связанной с развитием микротрещин. [38]
Таким образом, рассмотренные данные свидетельствуют о том, что кривая растяжения полимера в адсорбционно-актив-ной среде содержит информацию об особенностях развития микротрещин и может быть использована для оценки скорости их роста. Найденная корреляция представляется весьма важной, поскольку, с одной стороны, позволяет установить взаимосвязь между процессом микрорастрескивания и механическим поведением полимера, с другой стороны, позволяет определить один из важнейших параметров микрорастрескивания - скорость роста микротрещин непосредственно из кривой растяжения полимера, которую обычно определяют на образцах с надрезами в условиях сложнонапряженного состояния. В работах [189, 190] были определены основные факторы, влияющие на рост микротрещин. В рассматриваемом случае изучение скоростей роста микротрещин, получаемых из кривой растяжения, позволяет связать процесс микрорастрескивания и механическое поведение материала в стандартных условиях - в условиях одноосного растяжения с постоянной скоростью. [39]
После появления макротрещины ( т.е. трещины длиной порядка десяти средних размеров зерна) дальнейший процесс усталостного разрушения удовлетворительно описывается известными теориями. Однако разброс по времени существования образцов определяется именно начальной стадией разрушения, когда отсутствуют макротрещины и поликристалл ( на макроуровне) можно считать сплошным. Оказывается, что скорость роста микротрещин не следует стандартным эмпирическим формулам макротрещин. Значительное влияние на нее оказьюают размер, ориентация и форма отдельных зерен. [40]
На рис. 5.23 показаны зависимости времени выхода кривых растяжения на плато для образцов ПЭТФ различной толщины, при их деформации в трех нормальных алифатических спиртах. Хорошо видно, что во всех случаях эти зависимости носят прямолинейный характер, свидетельствующий о независимости скорости роста микротрещин от толщины исследуемого образца. Из наклона зависимостей легко определить значение скорости роста микротрещин. [41]
Для понимания механизма деформации полимера необходимо знать, какие именно свойства жидкости и каким образом влияют на рост микротрещин, определяющий развитие неупругой деформации. Из рис. 5.23 следует, что скорость роста микротрещин в ПЭТФ очень сильно зависит от природы используемой жидкой среды. С помощью описанного выше метода определения скорости роста микротрещин из кривой растяжения можно найти основные факторы, регулирующие процесс их развития. [42]
На рис. 5.28 приведены зависимости длины отдельных микротрещин от времени их роста в условиях растяжения с постоянной скоростью в этаноле. Оказалось, что микротрещины возникают не одновременно, а развиваются на разных стадиях растяжения. Кроме того, было обнаружено значительное различие в скоростях роста отдельных микротрещин. Хорошо видно, что при деформировании полимера в ААС скорость роста микротрещин в зависимости от степени деформации не является постоянной, и различия в скоростях роста отдельных микротрещин в одном и том же образце могут достигать существенных значений. На самом деле набор скоростей отдельных микротрещин, растущих в деформируемом полимере, хорошо воспроизводится и является следствием структуры материала. [43]
Активность жидкой среды ограничивается вязкостью. Известные [66] закономерности, связывающие разрыхление структуры полимеров с вязкостью среды, наиболее логично сочетаются с ликвокинетическим подходом. Силы вязкости препятствуют продвижению жидкости в полости микродефектов и снижают скорость роста микротрещин при прочих равных условиях тем больше, чем выше скорость деформации. Так как поглощение жидкости пленкой, fизмеряемое в макроскопическом эксперименте, есть результат внедрения жидкости в структуру полимера на первом этапе и выдавливания ее на втором этапе ( см. разд. [44]
Анализ полученных экспериментальных данных был проведен с использованием критериев линейно-упругой механики разрушения. Экспериментальные данные по исследованию кинетики роста как длинных, так и малых трещин представлены на рис. 53, а, б, из которых следует, что скорость роста микротрещин больше, чем макротрещин. Пирсон Пришел к выводу, что скорость роста малых трещин стремится к значению, рассчитанному по уравнениям для данных трещин при глубине их, превышающей - 0 13 мм. Другими словами, была определена характеристическая длина - трещины, при превышении которой поведение как малых, так и длинных трещин становится одинаковым, т.е. различия между ними пропадают. [45]
Страницы: 1 2 3 4