ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Наблюдаются также и случаи обращения пучка прямых (2.6). Они сходятся в полюс не при предельно высокой, а
при предельно низкой температуре. Это встречается при растяжении плёнок, а также при усталостном истирании [10, 11]:
−
σγ−
τ=τ 1exp
***
0
*
T
T
RT
U
m
m
, (2.6)
где
***
0
*
,,,
mm
TU γτ
– эмпирические константы.
Кинетическая концепция работает как при хрупком, так и при хрупко-эластичном и эластичном поведении
полимеров.
2.2. РАЗРУШЕНИЕ КОМПОЗИТОВ С ПОЗИЦИЙ
ТЕРМОФЛУКТУАЦИОННОЙ КОНЦЕПЦИИ
Рассмотрим основные понятия процесса разрушения. Дилатон – область с растянутыми связями и линейными
размерами, близкими к длине свободного пробега фононов. Положительные флуктуации плотности называются
компрессонами. Фононы – квазичастицы, связанные с тепловым движением в твёрдом теле и возникающих вследствие
ангармонизма. Явление ангармонизма проявляется в нелинейной упругости и асимметричности тепловых колебаний [10].
При заданной температуре тела каждый атом находится в «потенциальной яме», образованной его взаимодействием
с соседними. Причём большую часть времени он проводит вблизи «дна ямы» и совершает сравнительно малые
колебания. Средняя энергия (Е
ср
) этих колебаний на одну степень свободы атома равна kT, а период таких колебаний (τ
0
)
близок по величине к 10
–13
с и постоянен (с точностью до одного порядка) в широком диапазоне температур для всех
твёрдых тел (и жидкостей).
Грубо эти колебания можно представить как кратковременные «толчки» данного атома в разные стороны от
положения равновесия. Вследствие хаотичности теплового движения такие колебания атомов время от времени
нарушаются. В результате последовательных толчков со стороны «соседей» в данном направлении или же случайно
совпавшего группового толчка «соседей», данный атом может превысить среднюю амплитуду обычных колебаний, и его
энергия окажется значительно больше средней энергии. Это событие называют флуктуацией. Длительность самой
флуктуации ∆t
фл
можно грубо оценить, выразив её через число следующих один за другим элементарных толчков,
которые «накачивают» флуктуационную энергию Е
фл
.
Приход каждой флуктуации на атом – событие случайное. Под действием энергетической флуктуации атом
возбуждается и поднимается над дном потенциальной ямы. Чтобы изменить его положение, необходима флуктуация с
энергией не меньшей, чем высота потенциального барьера, т.е. Е
фл
≥ U. Очевидно, что если потенциальный рельеф
вокруг атома имеет разную высоту относительно дна ямы в разных направлениях, то данная флуктуация может оказаться
достаточной для изменения его положения только в одном направлении (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Зависимость потенциальной энергии W межатомного взаимодействия
для ненапряжённой 1 и напряжённой 2 двухатомной молекулы от расстояния
между атомами; U – энергия диссоциации напряжённой связи
В твёрдом теле флуктуации будут приводить к разрывам межатомных связей и перегруппировкам атомов. Это ведёт
к сублимации (удалению атомов с поверхности твёрдых тел), к появлению в кристаллах междоузельных атомов и
образованию вакансий, к термической деструкции цепных молекул в полимерах и т.д. Эти флуктуационные процессы
могут происходить как в нагруженном теле, так и в ненагруженном. Действие же механических напряжений существенно
изменяет скорости этих процессов и обуславливает их направленность, препятствуя актам рекомбинации [7].
Разрыв тела на части происходит в результате последовательного распада межатомных связей и постепенного
образования при этом разрывов сплошности. В течение времени порядка τ
фл
практически все атомы тела будут
«посещены» энергетическими флуктуациями величиной в Е
фл
. Следовательно, практически каждый из атомов в теле
будет иметь возможность преодолеть барьер U = Е
фл
и изменить своё положение относительно соседей, если оно
удерживалось барьером данной величины.
При низких температурах (при которых ведутся механические испытания) флуктуации величиной Е
фл
= U
0
сравнительно редки (т.е. τ
фл
здесь велико). Кроме того, в ненагруженном теле велика вероятность рекомбинационных
процессов, поэтому возникающие время от времени разрывы связей будут (как правило) довольно быстро залечиваться,
т.е. не будут накапливаться.
D
U
W
r
r
r
0
1
2
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- …
- следующая ›
- последняя »
