Эпоксидные полимеррастворы для ремонта и защиты строительных изделий и конструкций. Воронков А.Г - 38 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

разрушения или наступления критических деформаций полимерного тела. В этом плане,
долговечность является фундаментальной характеристикой прочностных свойств материа-
лов.
В ранних исследованиях прочность материалов рассматривалась на основе представлений классической
механики о пластических деформациях. При этом разрушение твердых тел считалось критическим событием,
наступающим, когда действующие в материале напряжения достигают некоторой предельной величины. По-
следующие исследования прочности широкого круга материалов (металлов, ионных кристаллов, полимеров)
установили общую для всех твердых тел закономерность, выражающуюся в том, что прочность материалов
зависит не только от величины приложенной нагрузки, но и от времени ее действия и температуры.
Аналитическое выражение зависимости долговечности от действующей на материал на-
грузки при постоянной температуре имеет вид [30]:
σ = β lg (A/τ) или
ασ
Aτ
−
⋅= e , (1)
где А и α – константы материала при данной температуре, σ – напряжение.
Таким образом, выявлен универсальный характер временной зависимости прочности:
долговечность материалов зависит от величины приложенной нагрузки и температу-
ры, длительная прочность от времени действия нагрузки и температуры – принцип
температурно-времен-ной зависимости прочности твердых тел.
Роль температуры в процессах разрушения и деформирования материалов заключается в
ускорении теплового движения атомов. Установлено, что тепловое движение атомов
имеет флуктуационный характер, выражающийся в хаотических всплесках энергети-
ческой активности колебания атомов в объеме материала. Приложение внешней на-
грузки вызывает напряжение в связях атомов и снижает энергию их взаимодействия, в
результате чего повышается вероятность разрыва связей. С повышением температуры
происходит увеличение энергии теплового движения атомов (молекул), вследствие
чего увеличивается их подвижность и амплитуда колебаний. Совместное действие
энергии теплового движения атомов и работы внешних сил, преодолевающей энергию
связей, вызывает разрыв связей в местах флуктуаций кинетической энергии, возни-
кающих при колебании атомов твердого тела или их групп. Отсюда вытекает принцип
термофлуктуационной природы прочности твердых тел.
Влияние температуры на прочностные и деформационные свойства особенно сильно
проявляется у полимеров. Важнейшей особенностью полимеров является гибкость длинных
молекулярных цепей. Гибкость молекул реализуется благодаря свободе вращения молеку-
лярных звеньев в пределах валентного угла. Большие размеры полимерных молекул, воз-
можность их вращения в пределах валентного угла, а также наличие слабых физических свя-
зей между молекулярными цепями определяют деформационные свойства полимеров. В свя-
зи с этим, даже при небольших изменениях температуры (в пределах 10…20 °С) у полимер-
ных материалов резко проявляется температурно-временная зависимость прочности.
При приложении внешней нагрузки в полимере одновременно протекают два процесса –
деформирование и разрушение полимера. При этом, в твердом полимере, находящемся под
нагрузкой, процессы деформирования и разрушения происходят одновременно, но с разной
скоростью. Визуально обнаруживается тот процесс, для реализации которого требуется
меньше времени [32]. Зависимость деформации от времени может быть разделена на три ха-
рактерных участка (рис. 23) – начальной, установившейся и критической ползучести. Время
достижения области критической ползучести (вынужденной эластичности), когда начинается
резкое возрастание скорости накопления деформаций, называют деформационной долговеч-
ностью материала.
Механизм разрушения и деформирования имеет одинаковую термофлуктуационную при-
роду. Согласно термофлуктуационной концепции разрушение и деформирование ма-
териалов происходит вследствие термоактивационной деструкции. Причем разруше-
ние полимеров происходит в результате разрыва межатомных связей в основной по-
лимерной цепи, а деформация возможна путем разрывов (и восстановления в других
положениях) межмолекулярных связей между звеньями и сегментами цепи.

Страницы