Эпоксидные полимеррастворы для ремонта и защиты строительных изделий и конструкций. Воронков А.Г - 39 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Ошибка!
Рис. 23. Деформационные кривые конструкционных полимеров:
τ
к
– время достижения области критической ползучести
Изучив влияние нагрузки и температуры на долговечность материалов, С.Н. Журковым
было получено уравнение, называемое уравнением долговечности:
)
σγ
(expτ)
)σ(
(expττ
o
oо
k
T
U
k
T
U
−
==
, (2)
где U
0
– энергия активации (разрыва) связей между кинетическими единицами, кДж/моль; γ –
структурный коэффициент, кДж/(моль ⋅ МПа); τ
о
– период колебания кинетических единиц,
равный 10
–13
с; σ – приложенное напряжение, МПа; k – постоянная Больцмана; Т – температу-
ра, К.
Структура формулы говорит о том, что вклад нагрузки в разрушение связей отражается
величиной γσ (работа механического поля), а остальную (основную) часть работы произво-
дит тепловое движение, доля которого равна U, согласно формуле U = U
0
– γσ. Отсюда сле-
дует, что разрушение связей вызывается совместным действием энергии теплового движения
атомов и работы внешней силы, преодолевающих энергию связей.
Многочисленные исследования подтвердили термофлуктуационную природу прочности
полимеров в широком диапазоне нагрузок и температур. Также было установлено, что пери-
од колебаний кинетических единиц (константа τ
о
) для большинства полимеров намного пре-
вышает величину 10
–13
сек (табл. 1). Это обусловлено большими размерами молекул полиме-
ров и соответственно большим периодом их колебания, чем, например, у металлов, у кото-
рых константа τ
о
действительно равна 10
–13
сек. Кроме того, согласно формуле (2) существо-
вание твердого тела (материала) возможно при любой температуре, что не может быть реали-
зовано в действительности, т.е., не учитывается предельная температура существования мате-
риала, выше которой происходит разрушение всех химических связей за одно тепловое коле-
бание [31].
Экспериментальные и теоретические исследования С.Б. Ратнера, В.П. Ярцева и других
привели к модернизации формулы С.Н. Журкова, в результате чего уравнение долго-
вечности приняло вид [32]:
−⋅
−
=
m
m
T
T
TR
U
1
σγ
ехрττ
0
, (3)
где τ
m
– минимальное время разрушения материала при температуре, равной Т
m
, Т
m
– пре-
дельная температура существования материала.
Формула (3) выражает правило температурно-силовой временной эквивалентности, т. е.
действие каждого параметра – температуры, нагрузки и времени – качественно одинаково:
повышение или понижение любого из них можно компенсировать изменением любого из
двух других. Отсюда следует, что работоспособность материала определяется комплексом из
трех параметров – максимальной нагрузки, температуры и времени их воздействия (долго-
вечности).
ε
0
τ
кр
τ
Увеличение σ, Т

Страницы