Научный отчет № 625

Название

Исследование механических свойств специальных полимерных материалов.

Авторы

Баренблатт Г.И., Вавакин А.С., Гольдштейн Р.В., Ентов В.М., Дмитриев А.Д., Еричева Т.Н., Козырев Ю.И., Малинин Н.И., Малышев Б.М., Николаева Л.Я., Салганик Р.Л., Шестаков Н.С., Шоболова В.И.

Аннотация

В настоящем отчете излагаются некоторые итоги работ, выполненных отделом пластичности НИИ механики МГУ в 1966 г. по исследованию деформационных и прочностных свойств специальных полимерных материалов (материалы марки Л..-.. и Т.-..-). Излагаются результаты исследования распространения трещин в спецматериале Л..-.. . Особенностью материала является проявление временных эффектов, приводящих к медленному развитию трещин. В отчете изложена теория квазистатического развития трещин и схема определения времени до разрушения материала под действием заданных нагрузок. Приведены данные экспериментов по определению модуля сцепления и его зависимости от скорости роста трещины для данного материала. Во многих случаях нагрузки на изделия из спецполимеров действуют непродолжительное время, например, не большее, чем несколько часов. Несмотря на непродолжительность действия напряжений, явления ползучести и релаксации напряжений необходимо принимать во внимание, так как спектр времен релаксации спецполимеров чрезвычайно широк и охватывает времена от долей секунды до нескольких месяцев и, возможно, лет. При расчетах на ползучесть изделий из спецполимеров возникает необходимость пользоваться теориями ползучести, так как последние могут предсказать реакцию материала в сложных случаях действия на изделия переменных во времени напряжений. Для проверки применимости теорий ползучести для описания свойств материала Т.-..-. были проведены испытания на ползучесть, релаксацию, а также испытания с постоянной скоростью деформации продолжительностью до восьми часов. Анализ полученных экспериментальных данных показал, что материал Т-.-..-. в значительном диапазоне деформаций (до 15-20%) представляет собой линейное вязко-упругое тело. Для описания линейных свойств этого материала была применена теория наследственности, в которой, в отличие от общепринятых взглядов не использовано представление о мгновенном модуле - чрезвычайно неопределенной в применении к полимерным материалам величине. Математически предложенная теория наследственности описывается интегральным уравнением Больтерра первого рода с ядром в виде степенной функции. Произведена экстраполяция этой функции на срок до 10 лет, эти данные сравниваются с результатами экстраполяции, использующей принцип температурно-временной суперпозициии. Исследования влияния эффекта масштаба на макроскопические характеристики спецполимеров и дисперсию их свойств преследовали цель оценить, в какой мере результаты, получаемые на малых образцах, представляют свойства материала в больших изделиях. Теоретическое рассмотрение вопроса на основе анализа теории подобия и размерностей позволило заключить, что по мере преувеличения размера образца (а также площади его поперечного сечения) средние значения макроскопических характеристик образцов из неоднородного материала будут изменяться, для малых образцов быстро, для более крутых - медленно и наконец для образцов сечением больше некоторого критического прочность и жесткость уже не будут зависеть от размера образца. Дисперсия свойств по мере увеличения размера образца должна падать. Кроне того показано, что для спецполимеров могут существовать два типа зависимостей, характеризующих масштабный эффект, эти зависимости связаны с существованием в материале неоднородностей двоякого рода. Большое различие в свойствах наполнителя и полимерной связки, а также несовершенная адгезия наполнителя к связке определяютпмасштабный эффект", характеризующийся повышением механических свойств материала о увеличением размера для образцов самых малых размеров, Для крупных образцов, размер сечения которых много больше диаметра зерна наполнителя в соответствии со статистической теорией прочности должен проявляться обратный эффект, при котором прочность и модуль падают с увеличением размера образца. Из этих двух эффектов экспериментально наблюдался только первый, когда механические характеристики - жесткость и эффективный модуль повышались с увеличением площади по перечного сечения образца. Исследовались образцы сечением 5x5, 7x7, 10x20 и 20x20 мм материала Т-.-..-„ .

Год публикации

1966 г.

Объём

210 с.

Научный руководитель

Баренблатт Г.И., Малинин Н.И.