Сопротивление конструкционных полимеров дестабилизирующим процессам тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

косксвсш лзсудйктвашг сташша тшкшз О$ Н» правах руютвгса

-^JOß-uift-

Ш 529.3

аяштшвш юдаиедонаа ошшда» двсгабиызиеши!

пр0цзсс1и

Специальность 01.02.04 - Ивханшса двфо^ру^сго истого

lBTOPEfgpiT даесврмцяа на соискание ученой стеши*

доктор* тсвашчэстах наук

Коскеа - 1985 р.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ .УНИГЗРСИТЕГ

На правах ручописи УДК 639.3

Г Л У X О В Леонид Васильевич

СОПРОТИВЛЕНИЕ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПОШЕРОВ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮ^ ПРОЦЕССАМ

Специальность 01.02.04 - Механика деформщ,емого твердого

тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1995 г.

Работа выкоднсне в Московской Госудэрстленней Открытом университете

Ьаучн*:й исшсудьтант; Члец-корреспоиден* 11С1,

доктор технических неук,профессор

- Цреобрекенский И.Ь, ефнциплыше оппоненты: доктор ^изкко-иетеивтмческах наук,

профессор -Кулиев В.Д.

доктор технических наук,профессор .

- Степгшов Ï.A.

доктор ^изшео-огстеиетаческиж наук

- fcepesua ¿.В.

Звдуцен оргаиимщш— А. О. ИШСШШ ШШШГ-

, Ьвд^та состоится HQROpfl 19Э5 р, в

us «седшыи Специализированного coserá Д U53.20.U2 при Jíücküjjchou Государственном Открытой университете по адресу; Иосвеа, уд. Павла Корчагина, 22. С диссертацией нокно овнакоиатьои в библиотеке МГиУ.

Автореферат равослаа Ok№$ï5p$ хээ

•5" г.

.Учений секретарь лцесергацвоццого оовэта В.Г, Диитравя

----------------------(Шл ХАРШШСТШ РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. • Фундаиенте.лыюй проблемой современной техники является обеспечение прочности и несущей способности деталей, эленентов конструкций а изделий,изготовленных из полимерных материалов эксплуатирующихся и хранящихся в условиях изменяющихся статических нагрузок и температуры при одновр( ".ешшм контакте с нейтральными и агрессивными средами.

Полимерные материалы обладают ¿¡шкальными свойствами,т.о. имеют шлый вес и высокую удельную прочность,обладают декоративностью и стойкостью в отдельных активных средах,что а некоторых, случаях однозначно вытесняют традиционные материалы.

Использование полимерных материалов в качестве конструкционных требует особого внимания к процессу их старения,под которые подразумевается ухудшение физико-механических свойств,нарушение структуры материала в условиях эксплуатации я хреашт. Процесс старения полимерных материалов является результатом действия дестабилизирующих процессов,представляющих собой различные формы микро и иакро движения материк.

Каждое из этих форм движения влияет на сопротивление полм/о-ров, ухудшая их прочностные и деформационные свойства.

Цель работы. Разработка методов надежного прогнозирования изменения неханинеских характеристик по константам к характерно-; тикам действующего или действующих необратимых процессов и количественной оценки по долговечности сопротивления полимеров действию необратимых дестабилизирующих процессов.

Научная новизна ааОоть, заключается в , . - создании теоретически основ,позволяющих описывать вликнив да-стабилизиругате процессов на напрядеяно-дефоргировааное поведение полимерных материалов;

- получении общих закоаоиериостей каждого необратимого дестабилизирующего процесса;

- получении взаимосвязи дестабилизирующих процессов мевду собой

и процессами рае^иения а деформирования полимерного материале, вь-званного их действием;

- исследовании особенностей элементарных актов действующего процесса для развития тепломассообиешшх,кинетических и механических представлений о сопротивлении полимерных материалов;

- разработке метода расчета долговечности сопротивления полимерного материала действию дестабилизирующих процессов и назначение коаЭДицьента запаса прочности при выбранной вероятности в

. вавиеюшстн от срока службы.

ибосаовалность научных результатов определяется тек,что они получена на,основе законов неравновесной термодинамики,тепло-массопореноса, кинетики, упругости, пластичности и ползучести.

Научная достоверность оеаультов аодтверздается удовлетворительной сопоставимостью теоретических и экспериментальных результатов, полученных в нироком диапазоне изменении статического и динамического параметров и температуры в условиях контакта полимера с нейтральными и агрессивными средами,

Драктическен ценность работы состоит в том,что разработан метод, коюрий позволяет совратить длительность эксперимента,представить ввйимссвнзвиаоа аналитическое описание иеобреттос дестабь-ливирущис процессов и процессов разруиешш н деформировании полимера,вадекио прогнозировать долговечность сопротивления материалов действии рнеличншс дестабилизирующих процессов,назначении коэффициента запасе прочаисха ре стадий проектирования и аксплу-втации.

- s -

Апдоовция работы. отделке результата рпсоти оьли долизсии, —обсуядеаьГ к получиль одоореипе иа следующих кои^оренцпдх а сени-нерех:

XXII - Научно-техииксскея конвенции, 1!оскса / íS/b г./

Всесоюзный заочный политехнический ¿нститут. iü~e яоьлейное сстшар-сововдиие ¿Ltilo. Иисква /ib'/В г./

¡¡ооновский текстильный настигу*. XXIЦ - Неучно-техническас. конференций, Иосквв /ISüo г./

Всесоюзный заочный политехнический институт.' ШУ - Научно-техническая конференции, Москве /1ЭЫ г./ IX/ - Научво-техьическвн конференция, йосквп /хЬоЛ г./ Ш1£ - Научно-техническая конференция, Ыосхва /1ЬБ4 г./ XXIX - Научно-техническая конференция, Москва /1Sfctí г./ Публикации. Материалы диссертецик опубликованы в £2 статькг., трех брошкрах и 7 еннотэциях и рефератах докладов.

óú'jcu paCOTUt дкесергецил состоит >.з введоьи«, .дести глав, общих ai водов,списка литературы. оо'зш объем работы ¿;j¡¿ страницу. Основная '¡есть содержит 240 страниц, ээ рисунков и 14 тоОл.щ. ыюлкогрр^ия к работе включает 176 на1шсиоваь..л,

i> подвой главе приводится анализ совреиекпих г>;иркн и paOut термодвискйческого кетоде асследсваьий, пр;амт:телы.и к лздоддо* изготовленным иа лолкиерных катеркал&в после воздействии на них дестабилизируючих процессов, таких кек процесс пластческо« дс^ор-кацки и вьзкого внутреннего трепля, процесс теплопроводности, процесс диффузии и процесс химических реакций.

иекоторые из к юс лва^тса сипутс«ву»и<Уй, т.г;, текае как процесс пластической де^лецпл вызывает процесс внутреннего трепа«, процесс да^зна ар., определениях усл^виьх с«проао^ьстся хика-чеекк» ьзьяксдейсмаек с яoiampu-v vr.7ep:u.3wK. Процесс тепло-

проводиостм св?авизирует укавашше процессы. , '. дш теоретического исследования используется TcpuoAJaaya- . : чесшЯ ьгитод, суть которого состоит в изучении свойств свстеиы .. . 1 вввимодействуюцих суостанцай путей анална& условий к количеств«!*. . аых соотношений происходящих в системе преврещений ввергм.т.е» , аспольвустсв поияхш' и законы неравновесной теркодииамики,вкд*>- • чащего в себя методы теории переноса, первые в второ* законы -термодинамики, законы сохранения вецества,количества движения, 4 импульса и т.д. ;: .

одновременно считается, что рассматриваемые систол» /под ese* ¡ ;,:?емсй цодразуиеввется действие на изделие иэ полимерного мат»- ; I риала ^круаавдчй среды, приводящей к обмену, евергавц и работой,о, ' 'также твем/ идютровны шщ квааинаоа'ропны, a процессы не ' ' ' очень с»Ш№ откликающийся от равновесаих являются териодинеми-'^ часкима процессами, ' "■.'.'

Сосгошше такой системы определяется функцией ростояния.. 'ВажнеИвами функциями достояний являются внутренняя анергия и • вртровд» '•■

,, b качестве критерия оценки процесса старения, вызванного дей-

t i;

ствием йостаоилазируюзчх процессов в условиях эксплуатации шш хранения полимерного изделия принимается закон .возрастания знтро»

Прирост энтропии системы dí> se время иредстевлнют в виде двух слагесдых

¿¿ГСМ** *j¿¡<i}. /х/

Первое сдагаеуие описывает изменение энтропии системы, ьыа- . вашше взбииодействмеи систэдц* с окружающей средой,т.е. подводом : вэвне рьСоты, тепла, вадества и т,д. . ,

второе "слагаемое dt^'* представляет пряращение знтропиа

. системы вследствие внутренних /происходач^в саком полимере/процессов переноса энергии, тепла,вещества и т.д.

Причем внутреннее изменение энтропии, происходящее эа счет необратимого явления всегда положительно, т.е. > О,

Центральной теорией, на которое базируется вастоядая работа является теория""0ввагера,дснов8нная на представлении о нчобрагк-нои явлении, вызванными напряжение* /силовое поде/,температурим* градиентом, градиентом концентрация и т.д.

Б термодинамика их называют термодинамическими обобщенными силами / = 1,2,..., Л /<

Силы вызывают необратимые явления - поток деформации,поток' -тепла, диффузионный поток и т.д. Ьти потоки называют обобщенными термодинамическими потоками I; //г 1,2,.,,,« /. * Уравнение J^• -^И.Ь'иЖц ~ определяет связь мевду сопряженными, потоком и силой,вызвавшей его.

Бдесь . при / = К - феноменологический кгэфчвди- .. ент, учитывающий определенный процесс, Прч' с / К - нооффиди-енты связаны с налагающимися явлениями. ;

иронзводная по времени от энтропии изолированной сиатекы согласно теории Х)нзагера будет: . '

^¿У^у- Ъя 9 Г/ Г" у ^ *>' -

.■ ®ИД' Х- = 0 .

представляет произведение обобщенных силы и потойа или кзедрр.тич-яу» форму от обобщенной силы. '-'

На основе традиционных .уравнений гепдомассопереноса и кинетики, согласно теории Снзагера заводятся обобщенные силы к иотоки.

£сл.л проанализировать широко представленные в. литературе ©боовешше силы и потоки процессов топдоироводност^дш^узиа "

химических рчащай в сравнения с потока!» и силами для процессов механического движения и вязкого внутреннего трения, тс следует констатировать,что связи между ними нет.

Критерием этой оценки является. принцип Кюри, содержание кото» poro состоит в следующем:..."» ивотрошшх системах явления, кото« рые опасываптса термодинамическими силами а потоками различного paare и вида не влияют друг на друга".

Сложность определения связи заключается в том, что в случае процессов теплопроводности, дш&узии и химических реакции имеет мест? микро движение материи, а процессы пдаотическеГ. деформации . и вягкого внутреннего трения представляют собой махро движение. { ¿налив существующих работ обуславливает основные проблемы ' теоретического и экспериментального исследование: X. Определение механизма сопротивления деформирующегося тела действию различных дестабилизирующих процессов в условиях аксплуата-. ции и хранения;

2. Взаимосвязь необратимых процессов между собой и процессами разрушения в де$£ориировения полимерного материала, вызванного их, действием;

8. Вывод общих уравнений,описывающих иапряженио-деформировакиое состояние изделия из полимерного материала, у которых все характеристики могут быть определены из макроэксперимента,т.е. путем измерения механических, теплофизических и кинетических величии. 4, исследование обоих закономерностей кевдого необратимого процесса для развития теплокессообменных, кинетических и механических представлении о сопротивлении полимерных ивтерьелов в реальных условиях ьксплуа^сцпи или хранения.

» -

Глава II, Сопротивление полакеряых наторкали» действии______________

----------------^ процессов^плестйческой де$орыацав а вкэкого

внутрешяего тре:ия.

В последило годы понвднютсн рьэличвые подходы к пр.'.пчичиип первого и второго аочала тервод ¡искана в процессу ди^рг.^ооли.я. деаствительно,второй закон териод»шЕкики прлнеяитодьно к процессу дефорнировения.выводится на основании уравнения связа кслду скоростью изменения полной веханачсскоЯ &и оргии для оОъема спдолиой среды к моиностыз поверхностных л массовых сш,которое в своп очередь определяется иа уравнения дважевкя оплуишся среды, т.е. я когч имеем: , „ сч

Здесь Ц к - соответственно иоаиость внутренних в вя^иних

СИЯ, В - скорость производства витринки ШЛ ДИССИППТШ!-

нее функция,-определявшая количество рэссеававдей энергии, 3 своп очередь рвссеявасзая энергия по Озаыгеру связана с оСиячь-ныии твриодинвмичесшвш сдлаии и питукаиа следугаки соиТио:.";ци1:ц

9¿

Ксли испольаоаа» ato уравмение,то второй закон т-ерыодйквми- ■ ка име<*т выражение

й - j jr.X/ . / 4 / •

Уравнение будет ирааоаериык, если в основу трактовки его положить работу 1щяглера о связи иикраскопическай (¡.орш деихеичл с искроскопач^скоЛ двоения.

фурмалока уреек».нкв / 4 / определяет свявь г.егиу ¡к пралкно-Ar;¿opK¿?wa&ii8H»' ccctvriitíieM полкмчра и аесбраташт процессами,

üiopu« ¡»зжпои хз^егдчемшго «сследоваьли для гд.;айат,:ч'зского догори 02^<;ЛлСТСЯ CynphKCHHiie fcOv'wLfüiKJM Тер»СД«Д81Г-

ческие сиди и ис::ске но основа теории Озенгера, если «а оснимов оарьиетр принять вектор пердмецеиая.вшяашшЦ изиенениеи ¿ориы ■ Еои21|Д1./ука,рассматривал его как ревность иежду пространствешш*« и иыториал^иики коордшштаик.оси которых совнецены,тогда уравнение антропиц строится как квадратичная функция от деформации. Следовательно, для иехаааческого движения энергия рассеивания

где ~ удельная ыоциость в единице объема сплоаьой среду;

У; - - 6 ~ 0бо04«шш8 дофоривциои1ша поток?

* - 0/7" - термодинамическая сила /напряжение/! Т - аосолотнан теиачрагура.

Цела принять удояьную мощность деформирования как ыеру паре* хода одиоа ¡^ерыи движения в другую,то уравнение / 5 / можно предстаешь » виде:

Здесь Си ¿/, - исходная или аавасениая удельная ыовиость. V

Согласно уравнению / 5 / были приияты две виде иехаяйЧескях

испытаний; «а растяжение при различии* скоростях деформирования,

#

т.е. верьируится динамический параметр £(> в пределах пяти-уесги порадков и ползучесть ила длительная прочное», при которых варьируется статический параметр (3" - ц&арц*ение.

£ качестве'объектов испытание использовались термонласти, стенлоплвстлки ь углепластики.Всего Оьло оСсаедовьно 11 ыатерааао*.

¿ли первого вада испытании эа меру изменения силового поля Ним лрцшии удедьмя раСот* сопротивления полмчркого материала, коирая рассчитывалась по приборным дааграмивм, идегкз лромдмась $л«ду|№№ ойрчзом: ■

7Яисх" * 0 • / ' /

гдч У - ¿дельней работа,вызванная изменением силового поли;

Аисх ~ Усредненная удельная работа сопротивления истодяого образца,полеченная п;и »

^ - усредненная удельная работа сопротивления обркеца после действия какого-либо дестаб^ивиругдого ^вк-тора .полученная прк <5^ .причем £исх> ¿/ 5 Условие А ^ < 0 реализуется когда увеличивается энергия рассеивания / диссипация анергии /.

¿иди испытания проводятся на ползучесть,то для ойрвоиткм результатов используется уравнение / 6 /.

Нелинейный участок кривой ползучести с допустимым приближением опасьваится уравнением <5 = £с + О. ,где Л и И константы материала; -¿* - диапазон изменения £

Здесь ■, - время и деформация начела неустаиовивиейся стадии ползучести; £ , с - время.и деформация конца постановив»-аейся и начала установившейся стадии ползучести.

¿/дельная мощность сопротивления полимера будет: для неустановившейся ствдии ползуч^ти

еш,- а),

для установившейся стадии ползучести

~ & » гДв ¿р - скорость ползучести^

для всей кривой полгучести

~ _ ~ ( п 6* £с , ! )

V Г. . V . /в/

В уравнениях (Г - ео/15/ а £ - соп$т йспыт8:-:ия на ползучесть проводились п4;и иост-лшиых уровнях нагрузки иди шряжения на образу, каменяя силовое поле за счет их ваР -V'1 'Л •

Процесс пластического дсформлривениа вызывает процесс вязкого а^тренцего греииа. В соответствии с теорией Сааагера анергия диссипации в условиях внутреннего трения имеет следующее вырехо~ ит > ,2

1 ¿^Т = % (с^МгЬГ) »причем

Х^" ~ ^мг V » = - £с(кг1Г - соо»ветственно

оооощоинан термодинамическая сила и обобщенный термодинамический пыок. Удесь £ - коэффициент мвкости; V - относительная скорость дь¡иония молекулярной цепи полимера,молекулы, слоя или компонента,

; ¿ели представить дивергенцию скорости движения черев скорость деформации в виде

л ^ 9 ^ ^ ■ п :

'сгТох * ,ГА<3 А ' пч*)е,гч1а'ЗШ1в

от изменении форш континуума,то анергию диссипации полис вира- -вить уравнением: сч

для колкчосгвеиной оценки процесса внутреннего трения необходимо определить всличииу коэффициента вявкости.ьа который сильно влияет Чкорость сдвига, '

Вывод уравнения для расчете ковффициента вязкости по диаграммам деформации основывался иа соотношении величины коэффициента вявкости,модуля сдвига и времени релаксации /р^ /»предли-хенное л.Д. Ландау; уревненки 8инщтейна, определявши* средние квадрат смещения пролсрцноцЕДЫ)«! времени вдоль какого-либо напрезления / = ¿¿¿^ ,где - функция корреляции / х законах Гуна и Ньютон*. В ьмге получено следующее уравнение:

где (л и Ц коду ль сдвига и модуль Ьига; ^ - ь-ов^кциеа*

Пуассона. _______________________________

______________________________________' .у ty-

2ак определил эксперимент соотношение < О

подчеркивает, что скорость растЕзеаня в этой случав составлнлп более I им/мин. При такой скорости не успевбст ргвчиться сдвигс-вай иехянивя.т.е. деформирование полимерного образца npuiicxcw.T без образования пластических деформация до момента разруличгн.

Второй метод расчета коэффицисыа вивкости по коквик ползучести основывается на теории линейной аяакоупругосгн:

и - в*-¿4»

/ w

Здесь 6" - уровень напряжения; К - модуль ßura, определаоим! по начальному участку кривой ползучести / £ = СГ/£,0 /; €fi - скорость установизяейсв ползучести; Тр - время рвлньеац-ля.

Как определил эгспершент пои сближении скорости нчл'^чпсти • »

£р со скоростью деформирования £ в условиях рсстилл.ик, рассчитанные по уравнениям /!и,И/ значений коэффициентов вязкости леяг.т в пределах одного порядка.

*

Влияние динамического параметра / £ / на процессы пластической деформации и внутреннего трения всследогалс на четырех термопластах: винипласт, дифлон /пс ликарбойзт/, полиэтилен, стан и полипропилен. Скорость деформировании игменялесь г пределах пяти - лести порядков, ¿ля кавдого эксверкмеи?а снималась диаграммы

<зг-с И (ff/;.

Удельная работа сопротивлении для каждого ьатериплс. рассчитывалась по приборным дн&грс.г1'сШ,после чего стро>,лг,еь зависимость

«

удельно;, реботь сопр.тзддздкя от скорости <5 ,

EOTupth НбГЛЬДЦО ИДЛССТрЬу/чТ,ЧТО -.¡¡Ы ¿Bv.VH4e.-i,:.. t'.v^v.cra до£ор~

киров£нг.а ¡¡po-wcc пд&стической деформации знтухгет в правой за;п-

сииости от скорости и наобсрог,ь< пр.'д."-:р дли вешали??» л-чзи:

в

- i,aS - 1,5b ■£

- Н - '

Процесс пластической деформации оценивался по ревности работ сопротивления по уравнении / 7 /, в которой принг-алась по

приборным диаграммам при минимальном проявлении пластическое де-форкичли.

ды определении работы диссэдации от процесса внутреннего трения при деформировании, (¡читая, что перемещение ыолркул поля-пер^ друг относительно друге происходит принудительно от линейного ьорадо^еиин,вызванного, скоростью деформирования, было выведена следующее уравнение;

где 1 р - время, соответствуйте моменту разрушения}

- время, соответствующее достижению предела упруго-вяакого сопротивления. Зависимость $2 01 представляет собой кривур

вссшпт^тически приближающуюся к осям ордьнвт и абсцисс,

I первом случае ею объясняется стремлением к явлению персяс-тььцкк скоростей растяжения молекул полимера,во втором случае аатухан.адм процесса' пластической деформации,

Второй вид испытаний на ползучесть проводился на пятя мате« риалах« дц/ш, полиэтилен, стан, углепластик йь~7ЛЛП, стекло* пластик 0Н~1.

Зксперимент определил, что уровень напряженна увеличивает раивитие пластической деформации до определенного предела, Чохе семО'З просходьт с процессом вязкого внутреннего трения. 1ло : сйгясняетсн тем, что скорость ыалзуч-зств находится примерно в . / вмратичкоа зависимости от напряжения,

Вол^чзсть стл'угируё? процесс пластической деформации, по веснам с ь^вкаш; скоростями процесс внутреннего гр^;:.»: не имеет долиною рьянятяя « йес!>ма ограничен, иег.ич»ше процесс знутрся-

него треаиа рассеивает-энергию на-2.-«-.-5 -порпдков'шкие^лГйр^' цесс пластической деуориации,т.е, этил процессов в иэког^рюс сх|-«акг иожко пренебречь.

Гхам Ш. Сопротивление полимерных материалов процессу теплопроводности.

МехаЕВДи процесса теплопроводности для твердю: тея состри ь зоа, что тепло передается через саыс вещество.

Термическая хаотическая форма дзипения в отдельных слуи.ях имеет одно и тоже направление скорости колебательно!'!} дгл^ыш, суммирование которых порождает упорядочный поток /иди работу/, часть которого в результате вязкого трения и изменения обылш диссипируется, за счет чего уменьшается удельная работе «трети»--яения материала»

3 пестоякей главе рассматриваются две задачи. Порвал ото исследование сопротивления полимерных материалов действиг стт-ционернорр неравновесного процесса теплэпроводгости,вз:орь»; пади-ча вто исследование сопротивления действию стационсрного весаого процесса теплопроводности.

Следует отметить, что нестационарный нерзввовсский процесс порождает процесс внутреннего трения, в то врсьы кок при стационарном лерсвиовеснои процессе внутреннее трение отсутствует.

В работах отечественных й зерубокш* ученьх длл нестационарного неравновесного процесса осв'.ья диссгпг.цисимен {ункцм приставлена в виде:

где А - коэЭДациои? теилозроводлостк; у, - коар.'ииата дьлК':-ния теллового.потока.

. С«р£ьк. члеи в ара.воу. чссту. ¿р&вденик диссипацию

бцергаи провеса теплопроводности, второй член учитывает диссипацию liiiepruu о? процесса вябкого внутреннего тревия. 1 Ураваоние в представленном виде противоречит принципу Кори, г,а, члены рз&ного тензорного ранга, поэтому аааимосвяа» мевду вроцеосеыи отсутстдует,

¿спшьа'уь уравнение баланса энтропии,после некоторого преобразования Wíecu:

+ Wf)

ш 1 ¡j?-Á<{*y»Jr г (Щ¥. 'и (

í-десь ocia члена в паевой части уравнения имеют одиаековыА тензорный ранг,.что не противоречит принципу Кюри.

В ураышнии / 14 / все тепло£изичеокие величины входит как uucTuiu ufee хоэМкциеиты не завиоядие от температуры или принимаются как средне интегральные величины

i -игьа1^-.

гг - X/

где Jj-('t) - является А( Ч) - коэффициент теплопроводности,

Ц ( I ) - ковффициен» температуропроводности, £ (Ъ) -

к^ч^ацлент вялости, и т.д. . '

для твердых тел уравнение теплопроводности бев внутренних

источников тепла для одномерного случая имеет вид)

^r(xé) ...

где V > С; X 4 + S" « Q - ковффицвент темпервтуропро-водиости; X - направление движения теплового потока,

ойрваец из полимерного ььтвриала рассматривается как тонкая пластика тоадияой Z . lli-ред началом нагрева образца имеет температуру , а прд длительном иагр-загани темяерстура во все* точках оОраацй; otpetíuicH. к температуре внутри камеры которая ч^цтоматаческ* .поддерживается аостояисоа i;t ар'итягешш всего опыта.

14>гдп_гр£!шчяыа я начальные условия будут:

Г = Тс

; Начало координат помещается в середину сочения ооразиа. Реяениеп уравнения /15 / в этом случае будет выргиел-.';:

т (Х,4) - Тс - АТСОЬ^Л о) . ,

где г артерий Био * Ро - критерий 1уоьв.

Следовательно, первый член правой чести уравнеаан /П/» определяющий максимальное значение энергии диссипации процессе неплопроводностк о учетом симметрии задачи будотг

Методически образец с температурой помещался а т^т-каня-ру с температурой ■ Тс и выдерживался до его полного прогрем, после чего при рветяяении образца с постоянной скир«*;тм> деформирования и температурой Тс сыюгается диагремиа деформации.

Все это учитывалось при выводе расчетного ур&ваейи;:, моззоял-юдего рнссацтвдь удельную работу сопротивления пслиьерс ас т«,геофизическим величинам,которое имеет следующий В1.;:

е4Е рС* АГ(1- •/!?/

Здесь <? - скорость де£орикров£:Ш| образца; ^ - время процесса деформирования; Е - модуль Юнга; А Т = Тс - Т0 - ргзиость температур.

Второй член правой части уравнения /14/ в^зим ч.-;рез тепло-¿иэичсские »■еличииь в окончательной вздо,опускай иодриблоегд его вывод;;: 5

Ьто у ревизию опкеыгает дцсспусцыю энергии провеса внутреннего троаик,В;.засиного дв/д; ■■;.!..и.: теаллвох-о нехок'.-.

¡Здись о^у т- коэффициент объемного расширения; - подутоади на образца, , . ,

¿ели урьыюпие /( Щ / проинтегрировать б? О до , -»р^ан полного разогрева обравцв ди заданного уровня температуры и поило рассчитать удельную работу вроцессв внутреявего трения вызванного двоением теплового пот оке I

где - ррэЗД.пцаент'лкиеШюго" расширения.

Оценка йстациоиерного неравновесного рроцесЬа проводилась по разности удельных работ сопротивления по ураваенив:

' Же* ~ 4 . /20 /

действие'стационарного неравновесного процесса теплопроводности '^рошгнетсн как в процессе эксплуатации так и в процессе хранения. Ь условиях длительного термостстирования имеет несяо ствцийкйрное иоле токисратур,которое характеризуется для аепод-видной среды без внутренних источников тепла уравнением

О- = 0 .

Пак определил эксперимент действие 'меционервмч) неравновесного процесса теплопроводности связан с изменение» агрегатного сос'юышя или фиаико-хукической природы полимерного материала, г При этой аекоюрио тепдофвзические величины материале язмеанюгс; скачкосзуевша /объем, теплоеикостьДчто объясняется наличием фа-эовьх лореходов треОурсдос теплоты перехода /плавления,соро'цаи, испарении,химических реакций/. 'Ясли рассматривать уравнение / 7, р^шеаырдеад лш отце умокай-* отсутствия силового поля,то от

Судет имрть вед:. .г ••• \\ ^. • . , и * ■

. т.«, изиеиедие. гн;-чре).,нс;: энергии в иич: случае происходит за иамвнеиия вгр«г?и-а*о;еоммшин «иу&кис иогяогяатов

»сера,_вызванного поглощением ила выделекаем таллотц"перТкТГда.

Решение подобной задачи сводится к задаче с с^ирижеша лгу* температурных полей при наличии особого граничного условие ч движущейся границе раздела. Ьсли воспользовался ¡)отнлзи СхьчМия, а также уравнением связи в виде:

А / М

. 6 = ч? '

•гд" <5- , - дефоркационный поток, выаяаниый дяффуам»! лоялош.н-та К ий полимерного материала; Р/} - плотность поли^ра; р -плотность компонента К, Тогда диссипация энергии, «ырезл?™»

Здесь Лц - коэффициент теплопроводности компонента; ^ -юпло-та превращения; - базован длине образце; - мерз ¡шдеми фронта; ^Т^ - - разность температур /Т^, - темпера г;фе. переходе, Т^ - температура срзды/; / - время термостат!рованил.

Соответственно потеря удельной работы соп^тиклсаия ьс-чрлгл* в процессе разового перехода после интегрирования уравнения /2.1,/

т* .

где г/0 - размерили величина.

¿ксиеримеятальноо исследование влияния нестационарного неравновесного процесса теплопроводности не полимерные магерлялы проводились по 8т&п8м.

»1сследования кечуьалисв прсаорксЬ иг.л/ал .,язовшс переходов в вм>р?нпои д/.зп'зоне теуяерзтур. ¿ля йгою 8кспер..м-;а- эль и» длг. кггздого г.'.уерлала определились тюр^кт/р-ля згьисдмсть удсяьисл у-гплосихости.

Взоры« подготовительны! этапок ллляяис* определение в;.с«оил разогрева для киьмго в„орг:шсго V^ог.чь '..•^гчор*;рк,

при xi/iopo)' прмодвлось длитозаййе терыостатироваиие,

1ретьи1; подготовительным этапом явилось определение теыпа • p&aaipfci-a дли каидзго^метериада.что позволил«? рассчитай, коеффи-диенз теалоотднчи оС • ' im поверхности 'зева с малым числом Бво

. 2 .»ар '

г , v ' ;

;дс tu - tenn рагогрове; Су - топлоемкость образца; V" ~ объем образца и его поверхность F . У качестве '.объектов исследования были приняты следуши« иауе-р;.ьди; стеклопластик B-I-I, д«£.лон /поликарбонат/, стаи.цовипро-■ дилен ц лольэтилеи, . '

^повременно приводились лсшланив не ползучесть при различ*

«'s.. * ' .

ад уровнях иикрииерай н тешературы на углепластике И5-7 МП. в стеклопластике ТН.'Сопоставление результатов проводилось в соо*-bctciuiü с уравнением /¿ü/j левая часть .неравенства определялась .. ад дливрами деформации рри рсстккении. Правея часть неравенства .. рассчитывалась по тегслофизичееккм константам. '1 для\ условий noasyчести сопоставление результатов проводилось nd yp&B|i;3i:j!ß /6/. близость ревультатов оценивалась по величине доверит е^ьдай вероятном», , .•

¡ьсследоваиие влияния стационарного неравновесного' процессе

• : теплопроводности на оолиц^р заключалась в сдадуюцеыгооглпсао ари-

1

ннтоиу регламенту образцы из полимерного материала выдер.эд&лкс5 , ерп вадниаол температуре в термокамере до определенного ко^зата времени,пос*е чего извлекались из термокамеры для механических . шштгнвй, Сиятае диаграммы дефорнещш происходило при одной V той жь PKojaofttiiiftpaiiaNä мыераала.

¿рявад волзучёсха снимала«»' арй кзехеяртом уровне нагрузки ¡1епряжеЬи*,{!р»щятого. для каждигд и8?ориада, ксхоад-йВ-раа»—

ддагрзкда,1'";'' ■. ' "

- -гл

_______Аля аераого-видй механических-испытаний бьдагпр'.пигпг.стекло- "

пластик 27-63 С, полиэтилен, дифлон. аля второго виде исиыт^най бкла приняты: полизтилон, ди^лои и стидон.

Стационарный неравновесной процесс теплопроводное?*. не »изымает процесс внутреннего трения,который можно оыли ои лин.чить макроскоп аческшм методами. При длительном термистатирован*« процесс внутреннего трения сопутствует только диффузия ксмаонснтб из юдщь полимерного материала.

Глава 1У, Сопротивление полимерных материалов процессу диффузии.

Процесс диффузии наблюдается при контакте разнородних сред, 3 этой главе рассматриваются системы представляющие ообоЯ полимер» с р-?да, причем среда представляет собой физико-химическую спесь а характеризуется свойствами компонентов и их агрегатного состояния,

¡Единственным требованием предъявляемым к среде является ее нейтральность по отношению к полимеру,?.е. среда не создает каких-либо химических образований с полимерной матрице?,.

Под диффузией подразумевается процесс переноса вещества 5 направлении уменьшении концентрации.

Модель ди^фувлонного процесса при двияеаиа диффуа&ага /ргс-хворителя/ представляется в видо двух полимерных цепей,раздвинутых на расстояние достаточное Для прохождения молекул» диЭД'угаиа,

Поотуларуетсн сг.едущее условие: иерешденпе, скорость л ео дивергенция, двкслия субстанция диффузэита вызывает соиаиерш.юв . перегезйвиа,скорость л ее дивергенцию перемещения яояокут^аь.х цепей полимера,

..-•' _вля» зспзг^овахь ато условие я закон сохранониа мессы,то уохы навести уревьение связи между д$$ормбцяоиью» я дй$Дурйод!).'Лх

Иоодкаин в гиде:

где С - деформационный поток,вызванный процессом дкЗДугшц С к - концентрация ди^фузаыта в полимерной матрице; - плотность диффузанта; ■£ - время контакта. Для описания процесса диффузии используется общее уравнение зер0|10са массы« « ■ .

= - сМг^+сгг)* 7У.

Здесь поток сэбстанции определяется диффузионным переносом,видк-. мыи движением среди л внутренними источниками или стоками.

13 навем случав сидимов движение среды и внутренние источники или стоки отсутствуют ¡с/Слг СУ * о и О /,т.е. уравне-' кие приобретает вид второго закона Фика,описывающего диффузионные ороцисоы в «аордах телах:

» - с/мЗ = - сЬи-Здьас/Сх

при Я* сои/;/ -Яс/Ьгдыс/С , / 24 / .

где - ковЭДщиинт диф^-уаии; С - концентрация.

Вто у равному описывает нестационарный ди4$узионяый процесс. Стационарный дйффувионный процесс после теоретического исследова- -кия согласно принципу Кюри ае влияет на деформационный поток.

Этот процесс происходит по 'первому закону '¿ика и служит для определения констант.

Математическая стороне задачи нестационарной диффузии сводятся к решению уравнения /24/ при соответствующих начальных и грзч яичных условий.

йсподьауетс« рояеаие,полученное с локоиью метода 4урьо для линейной аадачи: .. ,

- за -

где С (/4) - текучая концентрация; С0 начальная концад".рв:;ш;} В" - полу толщина образца; -С - коэффициент Д1бууз<м; - время контакта.

Энергия рассеивания для иехеничеокого двдоени» ¿ирцзитск

через характеристики процесса ди$£.узии,если ксиол; гиаать ург.¿некие связи /23/ и считать деформация аддитивной ^уакцивЯ:

Преобразование и интегрирование этого уравнения привод« к уравнению,определявшего удельную работу сопротивлении солииер-■ ного материале,выраженному через параметры диЭДузаи:

„где с£ = \ Е - нодуль Юнга.

Сопровоздающим.процессом диффузии являете,; процесс льзкого внутреннего трения,который вызывает дополнительное рассеивгшие энергии. Рассеивание энергии при вязком внутреннем треиии происходит по уравнению /Э/. ¿ели это уравнение проинтегрирот'Ь от 0 до л/ ,где - время контакта,предварительно выразив дьфирли*- • ционный поток ч^рез диффузионный,« кмеем:

Это уравнение позволяет рвесчитать долю удельной работы сопротивления процесса внутреннего трения,вызванного процессом ди/^узия.. Большое вшшшие в работе было уделено методам определены., ронс-хаят в уравнениях /26,27,26/. для систем не иивдцих ягно.'/о Фронта двялеяил ди^фуаоятн коэффициент дй^узаи опредзлзлеи 'до • Яриьол иаснше'ни'.,с длп о ис темневших $роат дявмйия по уровнена»» . 8$иате£ив, Иьчаьньи коицеитрацля оирзделйДбс*"по малому' *оксну

Фика,используя его в условиях подлого насыщения.

Укзпериментадьиые работы проводились на иести оистемах: под?- . мер - среде. В'качество среди по агрегатному состоянию были приняты »пдаве ,пластические вещества,а также порошок твердого вещества.

дзш кинетических исследований снимались кравые сорбции и проникновения,одновременно для каждого момента времени согласно принятзму реглашшту. Одновременно образцы шли на механические испытания, в процессе которых снимались диаграммы деформации и кривые полвучеоти.

Перед кияетичесгами исследованиями тщательно изучался меха* аизн взаимодействия полимерных материалов с контактирующими средами, Дл« зтого использовался поляризацисино-оптичоский метод и мотсд инфракрасной онектроскопии.

Оценка результатов эксперимента и расчета проводилась по ьналогли с предыдущими исследованиями.

- оценка процесса ползучеоти основывалась на определении удель-' иоС мощности по стадии установиваейся ползучести. Для зтого было выведено неравенство вода:

(Щ-Ж* Ь) * -'*<

с

где рм - исходная плотность полимера; плотность ди^фузан-

га; - база тензометра; .скорость ползучести исходного

материала, выавышая уровнем напряжения (Г ; сГ^- скорость полз!чести полимерного материала после конвакта со средой в течение. времеии , вызванная уровнем напряжения (Г .

Сопоставление результатов эксперимента на ползучесть проводились по аналогии с предыдущей исследованиями.

В заключении следует отметать,что процесс ди^узп*: сдгбо влияет на уеханпчсские свойства полимерны материалов.

Глава У. Сопротивденпв_полимерных материалов"г/родеосу ~ химических реакций.

Ьксплуатациа конструкционных полимерных материалов в условиях воздействия агрессивных сред является недопустимый. Но если рыш-цда протекает в диффузионной или переходной области, к^гда нет явных пр..знаков разрушения материала, оценка срока возмоаной эксплуатации полимера амоот очень вскаое практическое значение.

Яса существующая номенклатура агрессивных сред согласно классификации йранк-Кам^.нецкого делится на диффузионную и кинетя-ческу» область, которые в своп очередь делятся на внеаняю и внутреннюю область. Существует так нааываемая переходная область, когда процесс начинаема л одной области и черев некоторое время переходит в другув область. 3 зависимости от соотношения коэффициента диффузии и константы скорости химической реакции устанавливается та или иная область,

Аля описания процесса химической реакции используется уравнение виде:

♦ КС* , /:зи/

где - концентрация; 1С - скорость химической реакции!

К - констсата скорости химической .еакции; л - порядок реакция.

И зависимости от протекания процесса химической реакции уравнение /30/ соответственно модифицировалось.

Часто в гетерогенных системах порехеннам зона катеривла способствует затуханию процесса химических реакций,т.е. сан процесс переходит из кинетической области в диффузионную.

¡< атом сл}'*ае для реакции 1-ого порядка и граничяого условии - КСг /

где С - объшшя яонцентрации, С^ - поверхностная концентрация! ' решении уравнения /80/ будет

Когда реакционная вола находится на поверхности,тогда уравае-: нйо /Зи/ принимает вид:

= К. С . / 81 /

В работе подробно рассматриваются некоторые варианты решения уравнения /30/ и аналитические методы расчета констант процессе химической реакции по степеням превращения и начальной концентра* ц»и по экспериментальным данным.

Вторым атапом теоретического исследования является определение свяэи меаду формой механического и химического движения, а также опредепенлс обобщенной термодинамической силы и потока для процесса химач^сдой реакции не противоречащих принципу Еери в определяемых и» млкроьксперииента.

Для реакций нулевого и первого порядка исиолъзуя теорию Онза-герс были определены: термодинамическая обобщенная сила

г - Л с? "

' 1с" Т. с< •

где И - порядок реакции / П а о, I ./, С^ - текущая концентрация! р^ - плотное«, реагента;

обобщенный термодинамические'поток

Ос -с5Г ~ КХ< • -где 1 К - константа скорости химической реакцш;.

Следовательно, энергия диссипации будет т.е. является квадрстичной 4о?ма1>. от текущей концентрации.

На основании теоретических исследований, _учи,;ывая1чтипро~

_____цеоо-диффузии Г'ббеспечкващад транспорт агрессивной среду в

реакционную зону, неразрывно связен с процессом химических реик-цяй, было выведено обцее урьвнекие, позволяющее рассчитать ылл~ чину удельной работы сопротивлении полимерного иг:^ ер «х-п>, выроненное через кинетические характеристики процессов дш^'й^и и хшя-

В качестве объектов экспериментального исследования быпл приняты следующие системы: стилон - 66$ азотная кислота; стая - дихлорэтан; дифлон - аммиак; полипропилен -

Принятые системы исключают наличие аффекта Ребиидера,который классически проявляется в системе дифлон - ацетон.

Ьксперимеитальные исследования проводились г несколько этапов, На первом этапе констатировалось наличие химического ваакцодей-ствия полимера со средой.

■ На лтором этапе проводились кииетические исслсдовачм дли определения коэффициента диффузии, нач&зьнок концентрации,глшра-ая» тц скорости химдческой реакции, порядка реакция я влияния тглше-ратуры на них. А* лее ао соотношениям констант определялась к какой облекли хииипмского взаимодействии относится коадвя систем»*, В аеиеи случае для первой с ас теш« вротбкьаие химических г>',&ч-цш! проьехол»/»' 110 внутренней диффуз/онлой области.

Протекм.».о коН рескцли для второй сис?оиы происходит

во вьвви?й кии?1 оческой солас?*, а для третьгй сисгегги ю виут~ ЗенпеЦ т;етйчсскт' ¿ьааеги.

чвских

{* \г Л , .

серная кислота при Т = Юи°С.

Последи)»] система иллюстрирует переход из кинетической области в дн<1фу8Ионную.

Основной целью теоретического и экспериментального исследования было определение зависимости механических параметров от кинетических характеристик процесса. Поэтому съем механических и кине-тичгсюа параметров осуществлялся одновременно 8 определенный мо-иент времени в соответствии с регламентом эксперимента, фактически воздействие процесса химических реакций контролировался механикой, т.е. ее меру воздействия была принята удельная работа сопротивлеьия полимерного материала процессу химических реакций.

Аналитическое выражение для расчета работы сопротивления по кинетическим характеристикам менялось для каадой области.

для внутренней диффузионной области при /) с о /нулевой порядок реакции/ второй члек правой части уравнения/33/ :

где ^ - время контакта; Е - модуль Юнга.

Для вненкей кинетической области при У) = О и / зависимость концентрации от времени контакта /:

где По ~ поверхность контакта; <Г"- полутолщина образца;

~ концентрация насыдейик; обьем растворителя.

Для внутренней кинетической области при П= I /первый • порядок/ и имеем:

Для переходной области при Ь - I имеем:

Как определил зксперимент-в начап>ный момент времени кинетические кривые указывают на снижение поверхностной анергии /индукционные период/ как результат адсорбции среды, поело чего, когда процесс полэл через некоторое время образовываются трещин« не поверхности образца типа Грт&итса. Сопротивление трещинообра-кование на поверхности обрезца зависит от величины поверхиоотаов энергии.

В данной работе процесс трещинообразоваыия под действием поверхностно активных сред и его количественной оценки не рассматривался.

Глава Л. Долговечность сопротивлении полимерных материалов необратимым дестабилизирующим процессам.

Кинетической характеристикой процесса разруаения является долговечность. Прогнозирование долговечности деталей и конструкций, изготовленных из полимерных материалов в различных условиях эксплуатации и хранения, представляет практическое прилок5ние настоящей работы.

Для вывода ноооходимых уровнеим аспольаовадсл закон сохранения вещества, импульса и анергии, виракенных в дифференциальной форме,после преобразования л сокращения подобных членов имеем:

ckJL а (j- «^G-. * <Z)-t Ь<* Ь*

U - - 0. /S8/

где U - энергии системы} G/* - тензор непряден |

<f — T'iuaup дЦ i-pi/ации; причем , , L'

явлпютсп (¿уиициьми од.юй ¡lepenoiiuoil -i .

;>а /ЪЬ/ ,ем:

Ц ~ - cows/

Ь иачальлыА момент времени для исходи ого мотериеда . '

^«'Ф« ~ 0 ж У cons^ ,где " SHJTPeKBw напасенная анергия исходного образца.

£сди внутреннюю или запасенную г>нергию трактовать как поюу» удельную работу сопротивления образца ив полимерного матерная» до комеыта раэруаеыш.то для нормальной температуры

U0 = G~( £g = co*s/ , /59/

где - напряжение и деформация соответствующие моменту

резруяеяия.

Подобное утверждение было сделано в работе U.A. (динта, где для металлов общая зсергин разрушения при аадашшй температуре есть величина постоянная Ар = coms^ /определяется природо! данного металла и но зависит от условий нетру^енин".

для подтверждения постулата /S3/ были проведены испытания стеклопластика tto-i и вииипласта на длительную прочность, а так-яе длх винипласта я дифлона испытания при различных скоростях ' деформирования,кот^рье изменялись в диапазоне да 10® порядков. Эксперямеь« подтвердил это утверждение. Воспользуемся уравнением /4/ в виде:

Для вявко-пдастическоа стадии деформирована» согдасно теория • •

пластичности А = C 6fi ,а если мощность д^армацл» предета-

г * _ •

вить в смысле Онзагера, то А = - & •

В конечном итоге уравнение /40/ для процесса де^орнвровмив будет« . ^ .

Заметим, что согласно ькспорименту к моменту sanpfiisctiue достигает предела прочкости, т.о. —> G^ * а

)

- Si -

CKopocji. деформации -при-рвстлхении и длительной лр-чм^стн еот* величина постошшая'л в момент рззрулоа.ш прибливителдио равче

С ^C^i'c'g «где в - соответственно дес'орыецшч и

времл иоиеита рьарузеаьш.

¿ели вирпги» скорость tiSJjGKCiiiiíi внутренне;, анергии чзров удельную мощность соприт,.ьл4.ия и проинтегрировать урпзиииач /41/ от нуля до - вреин разрешения а прцщцшть к кйздоиу члену ур^внчниа тзораму otí оценке интеграла цмоеи: Максимальное значение функции для интеграла в левий части

ыькдимальное заачеь..е функции для интеграла в правой часта

.. nfa-Q)-izw-crJp\(rg'-o)*izj;x¿-G¿,i-r<

Окончательно для момента разрушения имеем:

г, - i кг J

где "Zg - являете., долговечностью сопротивления изделия из полимерного мвт^риаяа при действии на него неооретимих дмдабиш» аируюцих процессов«

• Для подтверждении уравнения /42/ били проведеиы исиатати. с последовательным воздейстгием нестационарного неравновесного процесса теплопроводности и наложения кинематического валового подя на двух термопласта* /темпергтурв варьировалась от 20°С до íuifc для стане и os áu°C до 120°С дан дм/,дока /,

Скорость д^форм^рования изменясь в пределах четырех - рдтк порядьов.

а таолице приклони результаты эксперименте я расчета до:1го-¿»еадестн cu:i; c полимерного м&терккаш для некоторых eso- •

реете ¡3

Стен 1 = 20°C í>9,6 кг.ск/ом8 '

, i/üi;n 7,&8.1о~2 1,27.lu 0,SX.lU~2

Tf ^«ин/эксп/ 0,7 -1,1 2,17- 3,1 4,92- 6,8 14,6-lbiü

t¿ ,иик/расч/ 2,55 - i7,2

Т » 4 и С

2V,мич/аксп/ 1 0,96-1,17 1 1,16-2,42 j 5,21- 8Д I i5;&-17Í5

»vua/pec^/ 1 x,üb i 3,24 I 7,6 I 20,8

1' 6o°c

,1!Ы1/0КСП/ i 0,75- l,o a,ob-a,56 i ¿,ub-b,42 16,8-21,9

,иин/расч/ a,23 3,68 6,74 22

ï r fau°с

,мян/аксп/ 0,83- 1,3 3,63-4,03 4,5 >15,3 16,540,5

r¿ ,ыии/расч/ 1,18 T = ü,7 loo°C 10,6 32,7

Г* .кан/аксп/ ■Ц67-2.71 6,u7-19,2 1 15,8-24,0 11,93 \ ¿L 20,5-32,8

2,26 34,4

v; . . Д и ф a tí н 1« 20°C 87,5 кг.см/сн»

<£/>, 1/»? ш 2,4.1o"2 о.ьг.пг2 oiiS.lo"2 0,U6.1U"2

«ммн/акоп/ 2,9 - 3,1 lb,1-19,S 46¿5-46,3 114-12 L», S

T4 ,*нн/расч/ 2,7 20,4 52 115

• ï 5 40°C

<£/», 1/иин 19,5.10 7,69.1ü"2 8,16.IÛ"2 lj27.1o"2

,иин/8ксп/ V),58-0,63 1,21-1,42 S,25-3,S3 8,0 -9,6?

?"/ ,М«1Н/р8СЧ/ 0,31 • o,74 2,94 7,9

,ИйН/£1СП/ 1 ■ ; I = 6ü°C • 2^92-8i08 j

0,43-0,56 1,33-1,75 i 8Í02-7.3

Г/,м1ш/расч/ I 0^33 i ï » 0,63 i 80°C 2,45 ! 5,1

,ман/вксп/ I 0,8 - 0,5 1,0 -1,1V I 3,75-3,0 i 6,25-7^42

2V ,иин/расч/ 1 0,82 1 0,91 i 2,78 1 6,94

2У,м1ш/експ/ I I «

0,25-0,Ь6 I 0,79-0,92 I 2,15-3,42 j 6,63-8,58

Г/ ,«йн/расч/ 1 и,41 1 1,06 1 Ь,С4 1 8,66

. т = i2u°C

2у .шш/аксп/ I 0,é8-u,62 1 о,ез-с,рг i 2,G?-3,bS ¡ 6,2¿-lb,bo

,шш/расч/ 1 •0,53 1 i,4Ü I 4,63 ¡ 12,5

- Ъо -

Во вторе* разделе доимой г леям приводится. иекоторое-т.»оре--------

_тичАсков-и-акспе?11Мчнтал1Л1иё~исслед1.'ва}:11с коа;;фицнента зепась прочности в завись сти от долговечности при задаы..ой версит!.сстг.

В соответствие с работами ¿1.0. Стрелецкого, А.и. Рааннцияг, В.В. Ьолот/.Ис' и других ученых ко01,4ад11ент запаса п>чнчсти рассматривается кск отношение матскетичсскиго о-.ьдёш.я характер., с; хдк* црочяоета к математическому ожидания ^р расчетного испрянеппн.

¿1слй считать,что кривые распределения характеристик прочности и расчетного напряжения з первом приближении подчиняете« нормальному распределению и вероятность разрушения россмвтривается как вероятность двух событии: Р ( Р > Р„) и 2(б<ио) .подразумевая,что расчетное нспрядение может превышать в процессе эксплуатации свое математическое оявдание по величине,а характеристика прочности могут бить меньше своего математического с^идиник в результате наличия каких-либо внутренних дефектов,то коэффициент зепоса прочности ио:«по ьирБзить: / V- V

П - ^^ К»ер , ... , ----7~7=--■■ г; / -»о /

1 - 25. КнаЭн. где Сэр !№р и - коэффициенты вариации нагрузки

и прочности; ^ и - коэффициенты.принимаемые в зависимо-

сти от принятой величины вероятности; &тр - коэффициент аерегруз-ки; коэффициент неоднородности материала.

лсли К игр -молно принять за постонииув величину и ооесг.ечи-ввть нредох,м,1..тг;.ы1ыш свстекаш.то К,^ является сложно!! функцией,т.е. зсвйсит от условии магру*енин, температуры,влазисстл а т.д. Поэ?чку ь иолас.'и повы-^егмых долгоь^чнчетей веж';:о виат», кск ваге'».':•>..-я распределения и тематическое ожздвние

предела проч: ..-с^и пр.. розничных значениях долговечности.

Считается,что мстематическое ояиданяе я дисперсия являвтся -акциями времени, ¿ели за математические ожиданье принять кривую длятолььой прочш-сти.то для дисперсии необходимо рассмотреть Два случая: I. Дисперсия постоянна оря изменении аргумента i

ёг« мИ

2. Дисперсив пропорциональна некоторой известной функции oav аргумента é

№ - данная

функция.

Диоперсиоццый еналиа вкспериментальных результатов позволил выбрать гипотезу и вывести ваяяснмость коэффициента иеоднород* роатя полимера при принято!) вероятности от долговечности или яезначенного сроке слузбы.

исаоввые выводы

I. Теор'.тлческие я зкеперимевтальиые исследования позволили подвести аноиитическую базу, определяющую деформированное сос-то^нле полимерного тела, взаимодействующего о внутренними в вяе^анимв водши: о иловыми, термическими, диффузионными и химическими ревкццшек..

Ü. Теоретический анализ к экспериментальная проверка подтвердили взаимосвязь процесса разрушения и деформыровация полимерного материала,представляющие собой макродвихение.с действующими на полимер дестабилизирующими микропроцессами. N 8. На освоваяии теоретических разработок и эксперименталь* . ного подтверждения предложены мехаяс-матеиатаческие модели, описывающие аапряженво-дефоркировапноч состояние пол^вершас тел.-у которых внутренние параметры аоключеш. ц ,'следовательно, асе характеристики могут быть найдены в результате какрозкеие-

- US -

раментв, т.е. путей традиционного измерений тепмфизкческих , мехвнических и кинетических величии.

•i. йссяедовоак общие кинетические 8акономераооги процессов дц^узим и химических реакщЛ и особенно элементарных актов этих процессов дли развитии кинетических и мехгничоских представлений о сопротивляемости полимерных мьтериалов в условиях действия нейтральних и агрессивных сред.

5. «юследовани обцие закономерности процессов нес1аццоизрг-нои и стационориой неравновесной теплопроводности, аа базе которых предложена мехено-териическая модель,учитываю4ая их влияние на сопротивляемость полимерных материалов. ,

6. На основании теоретического и экспериментального исследования предлокене механо-математическея модель, связывающая процессы пластического деформирования и вяакого тренап,вызванных изменением динамического-иди статического параметра,учитывающей их влияние не сопротивляемость полимерных материалов.

7. Теоретически определены и экспериментально подтвермены обобщенные термодиншические силы и потоки для каждого рассматриваемого необратимого процесса, обеспечивающие связь нелду ними и не противоречащие принципу Кюри. ,

■ 8. Предложена методология расчета коэффициента büskjotb для полимеров по диаграммам растнаеная и кратковременной цол- . зучести.

9. На основании теоретических и експеримектельных исследований резреоотпна обоощеьная математическая модель,количествен-' но оценивающая по долговечности сопротивление полимерного 5<етге» риала, взашодеиствуюцего о медника в внутренними деотабша- , аирувяьми процесса;«. '■'"'.■

- Зо -

iu. Теоретически и ьксперименталыш подтвержден постулат: • при заданной температуре удельная работа сопротивления полимерт иого мьториал;; есть величина постояш.ая к опредсллется природой данного материала / - СоПр h /.

J.X. Разработан метод определенна коэффициента неидкорсдности полимерного матерела, как функции долговечности при заданной вероятности.

По теме диссертации опубликованы следувцлч раооты:

1. Глухов д.В., ооухов A.C., Уиаков A.C., Сухов A.C. Автоматическая регистрация времени рггруэеаиа образцов из пластмасс пр« испытании на длительную прочность. Дурн."Заводская лаборатории" Kl 2, I9C6 г.,с. 239-240.

2. Глухов h.a., Обухов A.C., Уазков A.C. Блектротензокетр для измерена» и записи де^иркации пластмасс. Со.статей"15а:йщы и приборы для дгпатанья иатор».алов".»1зд. Мст8ллу£глнЛ2.^19С8 г.,

8. Глухо.» ¿.В. доследование влшшэд скорости деформирования на механические характеристики винипласта. Журь."Химическое и нефтяное маяикостроение". ifc 7, ibbb г.,с.-45-48.

1. Глухов л.В. Установка для исследования плостмаро с учетом скорости деформации. А}ря.,,0сводскал лаборатория^?, X9ÜÖ г.,

5. Глухов Л.В., Волчек ItU., обухов A.C., Горяиноэа A.B. Ü методике исследования влияния агрессивной среды не механические свойства полипропилена. лурн."Ьаводск8л лаборатория"

Ü Ь, 1%9 г. ,С.&Ь7-ЭЬ9.

6. Глухов A.B., Костров, l.ä., Васильева L.U. и др. Статья по спец. теме. ¿урн. отросла 'с I, 1974 г,о.Ь7-40.

7. Глухов ¿.В., Костров В.kl., Протопопов К.Г. Прогнозирование ползучести и длительной прочности пластмасс при

.нормальной-температуре. '¿урн. отрасли ;.: 7, 1374 г.,с. к»-их. в. Глухов ¿.В. Установка дль ;;ст.тпиия пластмасс в условкпг циклической деформации и тптсратурмго воздействии, лурк, "Передовой ирокзводотвовалй опит'- Ё 8, хЬ74 г.,с.1Х-Х8.

9. Г духов л.В. СТЕТЬл Ли СЧеЦ. та-е. Йури. отросли п. г. ,с.

ХО. Глухо® 1.3. каиьаюняь де^оргсциз пластмасс, ¿урн. " Передовой производственный оь»® й I, ЦщшШ! , х97о г., С. 11-13.

XX. Глухов ¿.В., В.П., Иванов и.Н. Ползучесть

стеклопластика ПК-х. Со. пгучцых трудов. Химическое'неииио-1 строение, вып.ХУ., II., Х976 г., с. Х28-Х30.

х2. Глухов Я.З., Тетерка В.П., Иванов й.Н. взмолеиие внутренней Энергии деформируемой средь; при различных температурах. Чруды вип.Си, П., Х97о г.,с. х22-х27.

Глухов ¿.В. Прикладная теории ползучести конструкционных полимеров. Изд. ЦЫгшН1И, Ц., 1976 г.,с. 44.

14. Рдухов 1.3. Статья по спец. теме. Жури, отрасли, й 7,'х576 г., с. 46-49.

15. Глухов А.В., Васильева 0.11., Костров В.И.,и др. Взаимодействие поликарбонате с концентр1.оовя1шо£ азотной кислотой. Хурн. "Пластические массы", й 2, 1976 г.,с.66-68.

Х6. Глухов л.В. К методике построения кривых ползучести поликарбоната прл нормальной температуре по результатам ускоренных ¡юпытааяй. Нед. Сигнальной информации. МШШТН, вып. 7, Х976 г., с. 7.

П. Глухов л.з. Совместимость и взаимодействие активных сред с конструкционными пластмассами. Изд. ЦШШХИ, К.^ 1978 г,, йнв. ЬХХХ, с.оХ.

- со -

16. Гя/гов ¿.В. исследование влияния различных факторов • не ползучесть. Журнал отросли, й 3, IS79 г., с. £7-29.

Глухов ¿.В. Влияние процессов взаимодействия конструкционных пластмасс со средами на их свойства. Изд. ЩЖиТИ, И., läoG г., üub. 72о*1, с. 52.

20. Рыбик A.A.,-Глухов Л.В. Динамометры для испытания пластмасс не ударное скатие и срез. Дури. "Заводская лаборатория"

Ii 6, ХЭЬО г.,с, 17-1S.

21. Рыбин A.A., Глухов Л.В. йпт^азация механических свойств кснпизяцизааых материалов. ¿урн. "Пластические массы",

iO, 196i г., с. Ы-36.

22. Рыбин A.A., Глухов Л.В. Поведение стеклопластиков при импульсных негругках. ¿урн. "Плсстическае массы", ß П, Х9Б1 г. с. 22-23.

25. Глухов ¿.В. К методике расчета коэффициента внутреннего трения нолы'|=.р;шх материалов. Об. научных трудов."Применение композиционных материалов при проектировании деталей нашив". Изд. ЗЫШ, М., J.SS6 г.,с. 5S-S5.

24. Глухов Л.З. 1еорегическое и экспериментальное исследование коэффициента запаса прочности. Сб. научных трудов. "Применение композиционных материалов при проектировании деталей калин",-Изд. ВЗПиГ, М., ¿980 70-76.

25, Глухов J5.B. Исследование взаимодействия полипропилена с концентрированной серной кислотой. Со', научных трудов "Материалоемкость ь расчеты современных деталей каин", Изд. В5Ш» Н., Х988 г., с. 6D-65.