Прочность полимерных материалов

Доля полимеров среди конструкционных материалов постоянно увеличивается. В ряде случаев они успешно конкурируют с металлами. Поэтому необходимо повышать надежность, долговечность и конструкционную прочность полимерных материалов, предупреждать их старение. На рис. 19.2 приведена зависимость деформации различных материалов от деформирующего усилия. Так, у твердых металлов после возрастания усилия выше предела упругости (точка В) быстро наступает разрыв. У пластмасс после превышения предела упругости (точка В) наблюдается значительная деформация, увеличивающаяся непропорционально действующему усилию. [c.339]

Между скоростью образования свободных радикалов в нагруженном полимере и временной зависимостью прочности т = ехр(—ист) существует корреляция (в диапазоне температур от —50 до 50° С), подтверждающая, что разрущение полимеров является следствием процесса, управляемого некоторым энергетическим барьером, величина которого зависит от напряжения установленное численное равенство коэффициентов аир означает, что энергия активации для временной зависимости прочности полимерных материалов равна или очень близка к энергии активации образования радикалов (разрушения химических связей). [c.29]

В отношении условий длительной прочности полимерных материалов можно повторить все, что было сказано для длительной прочности при высокотемпературной ползучести металлов в п. 4.1. Для гарантии достаточно малой вероятности длительного разрушения при П 1 в формулу (4.16) нужно вносить вместо параметров С и А кривой статической усталости, отвечающей 50 %-ной вероятности разрушения, параметры кривой, соответствующей малой вероятности. Кроме того, учитываются, как уже говорилось в п. 4.1, возможные отклонения расчетных напряжений от их средних значений. [c.117]

Механическая прочность полимерных материалов зависит от продолжительности действия нагрузки. Поэтому прочность, полученная в результате измерений, которые производятся довольно быстро (например, испытание на разрыв совершается максимум в течение 3 мин), является наибольшей. [c.22]

Учитывая относительно невысокую прочность полимерных материалов при растяжении (особенно при повышении температуры в результате выделения тепла при резании), следует использовать только очень острые режущие инструменты. В противном случае происходит вырывание частиц материала, и повышается шероховатость обрабатываемой поверхности. Для обеспечения требуемого класса чистоты поверхности при обработке полимерных материалов следует применять большие скорости резания и малые подачи. В некоторых случаях, например при фрезеровании слоистых пластиков, выкрашивание материала в месте выхода из него резца можно предупредить установкой обрабатываемого изделия на подкладку из твердого дерева или металла. [c.69]

Общие сведения о свойствах полимерных материалов, приведенные в гл. И, недостаточны для расчета прочности деталей, изготовленных из этих материалов. Статическая прочность полимерных материалов как кратковременная, так и длительная, зависит от таких факторов, как температура материала, содер кание воды, коррозионное действие среды, скорость возрастания нагрузки, продолжительность ее действия и т. п., а исследование прочности этих материалов до сих пор проводилось, как и исследование металлов, в лабораторных условиях, которые иногда значительно отличаются от реальных условий. [c.113]

Прочность материала, в особенности термопластического, тесно связана с температурой например, прочность на растяжение твердого полиэтилена (низкого давления) при температуре 20°С в несколько сот раз больше, чем при температуре 120° С (фиг. VI. 3). Меньшее, но тоже суш,ественное влияние на прочность полимерных материалов оказывает наличие в материале воды (фиг. VI. 4). Влияние химического воздействия среды на снижение прочности материалов зависит от их стойкости к дей- [c.113]

Наконец, прочность полимерных материалов изменяется в зависимости от скорости возрастания нагрузки (фиг. VI. 5) и продолжительности ее действия (фиг. VI. 6). [c.114]

Недостаточно глубоко изучена также усталостная прочность полимерных материалов. Несмотря на то, что к настоящему времени проведено много исследований, определивших влияние различных факторов на характеристики усталости полимерных материалов, разработана классификация усталостных нагрузок и установлены некоторые зависимости в виде ряда графиков [c.115]

Поскольку прочность полимерных материалов при сжатии значительно превосходит их прочность при растяжении, то во всех случаях, когда изменение конструкции детали приводит к замене растягивающего ее усилия сжимающим, такие изменения следует производить. [c.129]

Как следует из табл. XI.1 полимерные материалы не намного уступают подшипниковым сплавам с точки зрения прочности на сжатие, которая является наиболее характерным показателем прочностных свойств подшипниковых материалов, так как последние подвергаются прежде всего сжимающим нагрузкам. В общем, прочность полимерных материалов вполне достаточна для применения их при изготовлении подшипников. [c.230]

Коэффициент линейного теплового расширения а у полимерных материалов.имеет большее значение, чем у металлов. Поскольку прочность полимерных материалов, особенно длительная прочность, меньше, чем прочность металлов, то на основании известной зависимости [c.328]

Физическая картина прочности полимерных материалов становится более ясной, когда известен структурный механизм процессов разрушения. Однако, если в математическом и функциональном описании прочности полимеров при различных условиях нагружения и температурах достигнуты значительные успехи, то структурный механизм разрушения — это наименее изученная сторона проблемы их прочности. Сложность состоит в различном физическом состоянии и многообразии структурных форм полимерных материалов, обладающих значительной лабильностью при изменении температуры и условий деформирования. [c.117]

Экспериментальные данные по теплотам адсорбции и по коэффициентам поверхностной диффузии несмачивающих жидких сред на поверхности образцов полимеров могут помочь объяснить механизм процессов разрушения полимеров в полностью несмачивающих средах. Очевидно, это связано с тем обстоятельством, что адсорбция паров несмачивающих жидкостей на низкоэнергетических полимерных поверхностях мала [68, с. 13 69, с. 280]. Поэтому не следует ожидать заметного снижения долговременной прочности полимерных материалов в полностью несмачивающих средах. [c.152]

В литературе описано достаточно много методов и установок для оценки усталостных свойств полимеров [3, 27]. Особенности установок для испытания усталостной прочности полимерных материалов в жидких средах принципиально те же, которые отмечались в разделе VII. 1. [c.228]

Рис. 42. Длительная прочность полимерных материалов [72]

При недостаточной прочности полимерных материалов (например, некоторых пластмасс без наполнителя, с порошковым или коротковолокнистым наполнителем) их соединяют пластмассовыми заклепками или в крайнем случае алюминиевыми. Пластмассовые заклепки применяют и при необходимости одноразового разъема (заклепки можно извлечь или срубить без повреждений соединяемых изделий). [c.171]

Разработка научных основ обработки листовых пластмасс методами штамповки и формовки на основе современных представлений о прочности полимерных материалов и с учетом их физикохимического строения. [c.232]

О влиянии температуры на прочность полимерных материалов будет сказано ниже. Здесь же отметим исследования прочности резин при повышенных температурах. При изучении вопросов влияния температуры на скорость разрушения ненаполненных резин Г. М. Бартенев (1958—1964) показал, что с повышением температуры увеличивается скорость образования и роста треш ин и надрывов. В этих же работах проведено исследование влияния температуры на временную зависимость прочности резин в интервале от 20 до 140° С. Установлено сложное влияние температуры на долговечность, и указан диапазон практически безопасных нагрузок. Было показано, что температурно-временные зависимости для резин отличаются от таковых для твердых полимеров, причем при высоких температурах (90—140° С) в области больших долговечностей наблюдается отклонение кривых временной зависимости прочности от линейной (в координатах 1д т — lg <7), что, по-видимому, связано с изменением структуры в поверхностном слое образцов под действием процессов деструкции. Кроме того, в отличие от твердых тел (Г. М. Бартенев, 1964), напряжение оказывает незначительное влияние на энергию активации, которая для резин принимает довольно низкое значение это связано, по-видимому, с тем, что кинетику процесса разрушения резин определяют главным образом межмолекулярные связи. [c.421]

Необходимо, однако, учитывать отличия в условиях испытаний образцов из полимерных материалов по сравнению с рассмотренными выше испытаниями для металлов. Прочность этих материалов сильно зависит от длительности испытания и снижается с увеличением времени испытания. Поэтому при указании прочности полимерных материалов необходимо приводить длительность испытания (если оно было несколько больше обычных кратковременных). [c.142]

В гл. 1 отмечалось, что сведений о ползучести и длительной прочности полимерных материалов, эксплуатирующихся в условиях сложного напряженного состояния, крайне мало. В этой связи накопление и анализ фактических данных по ползучести конструкционных полимерных материалов весьма актуальны. [c.135]

ДЛИТЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ [c.244]

Явление статической усталости заставляет пересмотреть представления о критическом характере прочности и иначе оценить практическую значимость данных о кратковременной прочности материалов, поскольку очевидна ярко выраженная зависимость прочности полимерных материалов от продолжительности и режима нагружения. [c.244]

В предыдущих параграфах была рассмотрена длительная прочность полимерных материалов при одноосном напряженном состоянии. Однако как правило, необходимо оценивать условия работы элементов конструкций, находящихся в условиях сложного напряженного состояния. [c.285]

Менее изучен вопрос о длительной прочности полимерных материалов в условиях статического и циклического нагружений при сложном напряженном состоянии, где получение экспериментальных данных требует создания специальных испытательных установок. Обобщение этих данных также вызывает определенные трудности, связанные с формулировками общего принципа построения уравнений механических состояний для указанных сложных условий работы материала. Все же основное внимание, видимо, должно быть уделено экспериментальной апробации различных критериев длительной прочности при сложном напряженном состоянии и проверке пределов их применимости к различным полимерным материалам. Отсутствие необходимых данных несомненно задерживает внедрение этих материалов в машиностроении, [c.286]

С л о н и м с к и й Г, Л,, Берестнев В, А, О состоянии теории прочности полимерных материалов, Химическая наука и промышленность , Т, 4, Хо 4, 1959, 543—544. [c.35]

При создании конструкций соединения следует иметь в виду, что модуль нормальной упругости и прочность полимерных материалов, используемых в качестве адгезива, существенно меньше, чем у металлов, керамики, напол- [c.558]

Академик А. К. Малмейстер в 1966 году предложил общий критерий прочности полимерных материалов в виде полинома, содержащего тензоры прочности второго, четвертого, шестого и более высоких рангов, выражаемые через константы материала. Практическое использование критерия требует предварительного определения всех констант материала, которые должны быть найдены экспериментальным путем. Подробно об этом критерии см. в работе [43]. [c.53]

Недавно [43] А, К. Малмейстер предложил вариант критерия прочности полимерных материалов в виде следующего полинома [c.74]

Так, в области исследования прочности полимерных материалов в Институте машиноведения были разработаны методы комплексных испытаний деталей из стеклопластмасс на прочность в условиях, близких к эксплуатационным. В результате на специальной установке осуществлен выбор материала и оценена деформативность и выносливость шаров для подшипников качения статистическая интерпретация результатов позволила получить расчетную оценку долговечности шаров в связи с рядом конструктивных и технологических факторов. Для сравнительной оценки прочности стеклопластмасс [c.215]

Длительная прочность полимерных материалов снижается в условиях циклического нагружения по сравнению с выдержкой при постоянном напряжении, если последнее равно по величине максимальному за период цикла переменному напряжению. Данное явление может быть связано с различными причинами. Прежде всего полимеры обнаруживают при циклическом нагружении тенденцию к саморазогреву, причем большую роль здесь играют частота нагружения и условия теплоотвода. Тепло генерируется за счет необратимой работы как вязкоупругого, так и вязкопластического деформирования.Повышениетемпературыматериалав процессе деформирования снижает его сопротивление длительному разрушению, как это вытекает, например, из представлений термофлук-туационной теории. Вместе с тем, при достаточно сильном само-разогреве (в условиях затрудненного теплоотвода) материал может перейти в некоторый момент из стеклообразного в вязкотекучее состояние, причем сопротивление деформированию практически утрачивается даже при отсутствии макроскопического разрушения. [c.36]

Методика определения прочности полимерных материалов при сжатии регламентируется нормалями PN/ -8903I. Это свойство является особо важным для пено- и поропластов. [c.23]

Причиной снижения прочности полимерных материалов под действием длительной нагрузки является ползучесть (хладотеку-честь). [c.26]

Скорость ремня ограничена его инерцией при движении по шкиву, которая уменьшает силы трения между ремнем и шкивом. Благодаря большой прочности полимерных материалов, ремни, изготовленные из них, могут быть более легкими, чем ремни, передающие такую же мощность, но изготовленные из других материалов, благодаря этому допустимые скорости движения ремней из полимерных материалов также выше, чем допустимые скорости для других ремней (см. табл. XIII. 3). [c.286]

В области техники усилия ученых сосредоточены на повышении механической прочности полимерных материалов. Сверхвысокопрочные полимеры характеризуются исключительно высокой упорядоченностью их молекул, т. е. высокой степенью кристалличности. Физические свойства полимера тесно связаны с химическим строением мономеров небольшие изменения в химическом составе мономера сильно влияют на упаковку полимерных цепей, т. е. в конечном счете на свойства твердого тела, 3,а многие годы химия накопила большой объем информации относительно связи между химическим составом вещества и его. физическими свойствами. Современный химик-синтетик пользуется этой информацией для целенаправленного конструирования молекул, например чтобы добиться высокой механической прочности, или высокой тер-мостойк сти, или повышенной электрической проводимости. В такой макромолекулярной инженерии сейчас начинает использоваться и жидкая фаза поли- меров, поскольку расплавы и растворы полимеров, об ладающие жидкокристаллическим упорядочением, при [c.66]

Исследование длительной прочности полимерных материаЛой в широком диапазоне напряжений и температур связано с большими экспериментальными трудностями, которые часто оказываются непреодолимыми ввиду большой продолжительности опытов. Поэтому естественны многочисленные попытки найти уравнения, которые позволили бы заменить длительные испытания при низкой температуре испытаниями меньшей продолжительности при высокой температуре. Таких универсальных зависимостей, по-видимому, не суш,ествует [138]. [c.250]

По Б. А. Догадкину [486, 487], при очень медленном деформировании рвутся только первичные (химические) связи пространственной сетки. Более быстрое (неравновесное) деформирование приводит к разрыву вторичных (межмолекулярных) связей. Вследствие этого условно-равновесный модуль определяется в основном густотой вулканизационной сетки, а неравновесные модули — составом резиновой смеси (природой и содержанием физически реагирующих ее компонентов). Получаются неодинаковые значения прочности вулканизатов разной полярности при одинаковой густоте сетки [446, 447], Межмолекулярное взаимодействие определяет внутреннее трение в системе. Таким образом, прочность оказывается функцией внутреннего трения. Разрывы межмолекулярных связей происходят в процессе деформирования сплошной среды еще в период, предшествующий видимому нарушению сплошности [178, 370, 486, 487], Межмолекулярное взаимодействие существенно зависит от химического строения полимера, а последнее обусловливает его степень упорядоченности, возникающую при деформировании. Прочность полимерных материалов в процессе ориентации заметно изменяется. Влияние упорядочения структуры и молекулярной ориентации при деформации резин отмечено Б. А. Догадкиным и сотр. [486, 487]. [c.191]

К числу факторов, способствующих упрочнению полимера в результате ориентации, следует отнести также возможное залечивание дефектов и нивелирование неоднородностей структуры [41, с. 234]. Наличие микродефектов и неоднородностей структуры приводит к тому, что реальная прочность полимерных материалов, в том числе высокоориентированных волокон и пленок, значительно меньше теоретической прочности, т. е. прочности бездефектной, идеально построенной системы с полной ориентацией полимерных цепей в направлении растяжения и с идеальной их упаковкой. Для кристаллических полимеров — это бездефектная монокристал-лическая структура. С этой точки зрения в аморфно-кристалличе-ских полимерах аморфная фаза является дефектной частью структуры. Теоретическая прочность определяется расчетным путем. [c.123]

Уравнения (6-3.34) и (6-3.35) (а также ранее рассмотренное уравнение (6-3.3)) подсказаны моделью полимерных материалов, в которой последние описываются как сетки . Однако в модели Тэннера и Симмонса сетка рвется , когда скалярная мера деформации Пс (или эквивалентная ей мера I( )-i см. уравнение (6-3.26)) достигает предельного значения 4- 3. Величина В называется прочностью сетки. Функция / (s) имеет обычный смысл функции релаксации. [c.225]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...