Ползучесть полимеров

Рис. 4.103. Кривая ползучести полимера 1—участок упругой деформации и деформации упругого последействия, 2 — участок деформации вынужденно-эластического характера (снимается после нагрева выше Т ), 3 — участок, предшествующий разрушению.

Температурные условия окружающей и рабочей среды также оказывают влияние как на работу всей системы, так и на работу уплотнений. Так, например, ползучесть полимера при температуре 233 К незначительна. Можно полагать, что при этом полимерные линзы упруго деформируются. Когда соединение затянуто при 233—223 К, то при повышении температуры материал прокладки начинает ползти. При большом перепаде температур о,статочная деформация настолько велика, что может нарушиться герметичность. Таким образом, конструкцию уплотняющего узла необходимо выбирать исходя из требования, исключающего влияние ползучести материала на герметичность. [c.35]

Исследование ползучести полимеров дает чрезвычайно важную практическую информацию и вносит существенный вклад в теоретические представления о поведении полимеров под действием ме- [c.15]

На рис. 1.2 схематически показаны различные методы определения ползучести полимеров и материалов на их основе. В этих методах строят кривые ползучести, т. е. определяют деформацию как функцию времени или отношение деформации к действующему напряжению так называемую податливость при ползучести (величину, обратную модулю), как функцию времени. Податливость при ползучести будет обозначаться J (1). (Некоторые авторы символом J обозначают податливость при сдвиге, а В — при растяжении, однако в настоящей книге это различие проводиться не будет.) После снятия нагрузки наблюдается возврат к первоначальной длине или форме образца кривая в координатах деформация — время после снятия нагрузки называется кривой возврата (упругого восстановления). [c.16]

В литературе подробно описаны различные типы приборов и методов измерения ползучести полимеров и релаксации напряжений в них в частности, такая информация содержится в книгах Ферри [11 и Нильсена [2], поэтому в данной главе они анализироваться не будут. [c.51]

Рис. 3.7. Кривая ползучести полимера, подчиняющегося принципу суперпозиции Больцмана, с удвоением нагрузки через 400 с (схема).

Ползучесть полимера описывается уравнением [c.85]

Ползучесть полимера при 25 °С описывается уравнением [c.141]

Жесткие наполнители уменьшают упругую и вязкую компоненты ползучести полимеров при отсутствии отслаивания их от наполнителя. Часто уменьшение относительной податливости при ползучести наполненных полимеров равно обратной величине относительного модуля упругости этой же композиции, определенного из диаграмм напряжение—деформация или динамическими механическими методами [67, 120] [c.243]

Как физически, так и химически активные среды оказывают влияние на ползучесть полимеров под нагрузкой. Под действием химически активных сред может происходить деструкция полимеров, причём ползучесть иногда мало отличается от ползучести в физически активных средах, например, в воде, но долговечность резко снижается. Снижение долговечности происходит по более сложным законам, чем при испытаниях в воздухе. [c.117]

Основные закономерности ползучести полимеров [c.38]

Трудности сварки, обусловленные высокой вязкостью расплава, усугубляются при этом значительным коэффициентом термического расширения, а также низким пределом ползучести, заметно снижающимся с ростом температуры. Возникает противоречивая ситуация, при которой, с одной стороны, для обеспечения надежного контакта соединяемых поверхностей сварочное давление необходимо повысить, а с другой-из-за ползучести полимера давление должно быть снижено. Для нахождения компромисса предложено несколько способов, таких, например, как введение различных слоев-присадок, сварка с ограничением объема расширения материала в зоне сварки, сварка с применением наряду с термоконтактным нагревом ультразвуковых колебаний. [c.16]

Ползучесть полимеров в условиях плоского напряженного состояния при постоянных нагрузках [c.137]

Рассмотрим возможность осуществления таких расчетов. Теоретический анализ ползучести полимеров при плоском напряженном состоянии можно провести при помощи определяющего нелинейного дифференциального уравнения с учетом спектра времен релаксации (2.21), приведенного в п. 2.3. [c.140]

Эксплуатационные нагрузки, действующие на элементы конструкций из полимерных материалов, нередко претерпевают изменения. Отсюда возникает необходимость в разработке методов расчета деформационных и прочностных свойств полимеров при переменных напряжениях. В настоящее время достаточно полно рассмотрены возможности описания механического поведения полимеров в условиях изменяющихся нагрузок при одноосном напряженном состоянии с помощью линейной теории вязкоупругости и различных вариантов нелинейной теории вязкоупругости [71, 138]. Наибольший практический интерес представляют случаи нагружения при сложном напряженном состоянии. Однако сведений о ползучести полимеров при сложном напряженном состоянии и переменных напряжениях, а также о методах теоретического описания опытных данных в научно-технической литературе крайне мало. [c.146]

Объемная ползучесть полимеров. Напряженно-временная аналогия [c.170]

В начале главы отмечались особенности влияния гидростатического давления на механические свойства полимерных материалов. Возникает естественный вопрос, как учитывать эти особенности при расчетах элементов конструкций из полимерных материалов, эксплуатирующихся при действии различных сред с высоким гидростатическим давлением. Одна из первых попыток оценки влияния гидростатического давления предпринята в [ПО, 1121. В [62, 113, 1171 выполнено описание вязкоупругих свойств полимеров при сдвиге и растяжении с наложением гидростатического давления и решен ряд задач с учетом влияния первого инварианта тензора напряжений на характеристики напряженно-деформированного состояния [102, 1131. При решении задач вязкоупругости принимается, что материалы являются несжимаемыми либо по отношению к всестороннему сжатию ведут себя упруго. Такие подходы к решению задач объясняются [117] отсутствием данных по исследованию объемной ползучести полимеров. [c.170]

Влияние гидростатического давления на ползучесть полимеров при растяжении и сдвиге [c.179]

Ползучесть и релаксация напряжений. При сравнительно малых длительно действующих статических нагрузках ползучесть полимеров описывается теорией линейной вязкоупругости. Поэтому характер временной зависимости вязкоупругих свойств практически не зависит от напряжения, что позволяет использовать уравнения (14)—(17) длй расчета вязкоупругих функций. Ниже функции распределения времен релаксации Н (1п 1 ) и времен запаздывания Ъ (1п <р) для аморфных полимеров вырождаются в постоянные, приблизительно равные соответственно 10 дин/см и 10 см дин [49, с. 92]. Для кристаллических полимеров значения этих функций [c.44]

Воздействие сред, особенно жидких, значительно влияет на деформацию ползучести полимеров. В случаях, когда жидкая среда не вступает в химическое взаимодействие с полимером, ползучесть может вызываться пластифицирующим воздействием сре- ы, ослабляющим межмолекулярное взаимодействие в полимере. [c.55]

Для аналитического выражения зависимости ползучести полимеров, находящихся в контакте со средой, требуется введение в [c.59]

Если теперь разгрузить образец, например, от точки N (рис. 1.14), то деформация мгновенно уменьшится на значение упругой деформации ге- Затем начнется самопроизвольный процесс уменьшения деформации. Это явление называется обратным последействием или обратной ползучестью. Для полимеров обратное последействие, как правило, является упругим, если вр=0. У металлов обратимая упругая часть деформации мала и явление обратной ползучести заключается в самопроизвольном уменьшении пластической деформации. [c.39]

Следует также заметить, что уравнение (5.51) не вполне корректно для значений коэффициентов интенсивности напряжений, близких к Kie, поскольку подвтливость при ползучести полимеров не подчиняется степенному закону на всей кривой ползучести. В [25, ч. 111], например, показано, что существует плавный переход к равновесной податливости. Тем не менее можно полагать, что эти различия не столь значительны, чтобы оправдать использование уравнения более сложного, чем (5.51). [c.205]

Подчеркнем, что так обстоит дело лишь при небольших напряжениях. На рис. 4.103 изображена кривая ползучести полимера. Интересно, что несмотря на то, что о < СТцэ в образце вследствие длительности воздействия наблюдаются [c.348]

Ползучесть полимеров наглядно иллюстрируется четырехэлементной моделью (рис. 3.3) при постоянной нагрузке. Начальное удлинение обусловлено только деформированием пружины с модулем Е . Последующее удлинение связано с одновременным деформированием пружины 2 и смещением поршня т]2, а также деформированием поршня т)з. Общее удлинение модели складывается из удлинений ее частей [c.53]

Через некоторое время нагрузка изменилась и стала равной о . Еще через некоторое время нагрузка увеличилась или уменьшилась до о,. На рис. 3.7 показано поведение при ползучести полимера, подчиняющегося принципу суперпозиции Больцмана. Ползучесть полимера описывается уравнением Наттинга 112, 131 [c.57]

В области стеклования ползучесть и релаксация напряжения аморфных полимеров сильн о зависят от молекулярной массы, а в высокоэластическом состоянии (выше Т<.) механические свойства в решающей степени определяются длиной цепи. Важнейшей причиной такой зависимости свойств от молекулярной массы для аморфных линейных полимеров выше является то, что механические характеристики определяются вязкостью и высокоэластич-ностью, которые в первую очередь обусловлены зацеплениями макромолекул. Если вязкость определяет ползучесть полимера, зависимость удлинения от времени становится линейной, т. е. скорость ползучести постоянна. Вязкость расплава полимера, как показано на рис. 3.14 [87], очень резко зависит от молекулярной массы. Если полимерные цепи очень короткие и не способны образовывать зацеплений друг с другом, вязкость примерно пропорциональна молекулярной массе. Когда цепи достаточно длинны и образуют между собой зацепления, их движение друг относительно друга затруднено. В этом случае вязкость расплава [c.67]

Хотя измерения ползучести густосетчатых полимеров с очень плотной сеткой поперечных связей в стеклообразном состоянии (отвержденных термореактивных смол типа фенолоформальде-гидных) довольно многочисленны, эти эксперименты обычно имели чисто прикладную цель, и их теоретическое значение мало, поскольку плотность сетки, как правило, не контролировалась. Очевидно, частота узлов сетки практически не влияет на ползучесть полимеров при температурах, лежащих значительно ниже Т . В жестких хрупких полимерах молекулярная подвижность заморожена и дополнительные ограничения, налагаемые поперечными связями, едва ли могут проявиться заметно. Ползучесть жестких стеклообразных полимеров определяется в наибольшей степени величиной модуля уИругости и разностью между и температурой испытаний. Для некоторых полимеров такого типа, например для отвержденных феноло- и меламиноформальдегид-ных смол, характерны высокие значения модуля упругости, низкие механические потери и высокая Т . Все эти факторы резко снижают деформации и скорость ползучести, так что полимеры этого типа обладают обычно низкой ползучестью и высокой стабильностью размеров. С другой стороны, некоторые отвержденные эпоксидные и полиэфирные смолы обладают значительно более высокой ползучестью. Их модуль упругости при сдвиге может быть ниже 10 Па вследствие существования вторичного низкотемпературного перехода [136—1391. Кроме того, вследствие особенностей их строения и низкой температуры отверждения многие эпоксидные и полиэфирные смолы обладают относительно низкими Т . Поэтому эти смолы обычно характеризуются значительно более высокой ползучестью, чем фенолоформальдегидные смолы. [c.75]

Четырехэлементная модель вязкоупругого тела, приведенная в гл. 3 для иллюстрации явления ползучести полимеров, может быть также использована для анализа влияния температуры и частоты на механические потери в полимерах. Поведение такой модели при динамических нагрузках показано на рис. 4.3 [65]. Предположим, что вязкость жидкости в демпфере 3 больше, чем в демпфере 2 и оба значения вязкости уменьшаются с повышением температуры. При очень низкой температуре вязкость жидкостей столь велика, что поршни не будут реагировать на прикладывае- [c.94]

Результаты первого периода исследования полимеров обобщены в монографии Т. Алфрея в которой рассматриваются физические и физикохимические аспекты деформирования полимеров. Для описания ползучести полимеров использовались все виды теорий ползучести. [c.274]

Феноменологический подход, свойственный механике, не избавляет механика от необходимости считаться с физикой процесса и принимать во внимание те внутренние механизмы, которые определяют этот процесс. Кривые зависимости деформации от времени в опыте на растяжение постоянной нагрузкой для стали при высокой температуре, любого пластика (например, полиэтилена) при нормальной температуре, бетона льда, образца горной породы и т. д. внешне кажутся чрезвычайно похожими, и поэтому возникает надежда сконструировать некоторые универсальные уравнения, пригодные для описания всех материалов в любых условиях. Однако внутреннее строение названных выше тел совершенно различно, различны и те механизмы, которые вызывают ползучесть. Глубокое различие процессов ползучести в металлах и полимерах, например, связанное с различием определяющих механизмов, может быть выявлено и в макроэксперименте. Так, деформация ползучести стали практически необратима, после снятия нагрузки накопленная деформация не возвращается или возвращается лишь ее небольшая доля. Деформация ползучести полимера при не слишком высоком уровне напряжений почти целиком обратима, она исчезает после снятия нагрузки по истечении некоторого времени. [c.120]

Фторопласт-4-политетрафторэтилен (в США-тефлон, фа-лон, в ФРГ-хостафлон)-высокомолекулярный кристаллический полимер с температурой плавления кристаллической фазы % 327°С, выше которой он превращается в аморфный прозрачный материал, не переходящий из высокоэластического состояния в вязкотекучее даже при температуре разложения (выше 415"С). Вязкость расплава полимера при температуре 380°С составляет Ю -Ю Па с. Материал характеризуется высоким коэффициентом термического расширения, который при 380°С достигает максимального значения при этом объем материала увеличивается на 50% от первоначального. Наряду с низким пределом ползучести полимера это также становится одним из препятствий для получения качественных сварных соединений. [c.5]

Интенсификацию процессов ползучести полимеров под действием растворов щелочей можно объяснить двумя причинами. Во-первых, при смачивании снижается свободная поверхностная энергия материала, а во-вторых, адсорбция среды на поверхности микродефектов вызывает расиинивающее давление в устье микротрещин, которое также облегчает протекание деформационных процессов и способствует растрескиванию материала. [c.56]

Релаксационные явления в стеклообразных и кристаллич. полимерах с характерными временами от мсек до многих дней и месяцев изучают в опытах по релаксации напряжений при иостояпных деформации и темп-ре (рис. 5) и по ползучести полимеров под постоянным напряжением (крипу). Быстрые релаксационные процессы (т от неск. сек до 10 сек и меньше) изучают на колебательных и волновых нроцессах, напр, определяя 1) затухание свободных колебаний 2) динамич. модуль материала (образец подвергается действию синусоидальной силы и измеряется амплитуда деформации образца отношение амилитуд на- [c.222]

У многих материалов (полимеры, бетон, металлы при повышенной температуре) в эксплуатационных условиях закон связи а(е) существенно зависит от времени. Изменение напряжений и деформаций во времени при постоянных внешних нагрузках называют ползучестью (явление ползучести можно обнаружить при растяжении материалов даже в условиях нормальной температуры). Так, при растяжении образца для снятия показаний тензометров приходится, как правило, приостанавливать процесс нагружения либо по силам, либо по деформациям. Такая остановка в упругой области практически не приводит к изменению показаний во времени. Если остановка происходит в пластической области, то для машин кинематического типа (e = onst) благодаря вязкости материала происходит заметное самопроизвольное падение напряжений (рис. 1.12), т. е. релаксация. При нормальной температуре Та напряжение а асимптотически стремится к [c.37]

На кривой неограниченной ползучести можно выделить участок ВС установившейся ползучести (е = onst). Металлы и некоторые полимеры, бетон в условиях нормальной температуры обладают ограниченной ползучестью. В условиях же повышенной температуры проявляется неограниченная ползучесть материалов, в этом случае правомерна постановка задачи о длительной прочности. Для суждения о прочности достаточно определить время х до разрушения при заданном уровне напряжений и построить [c.38]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...