Модельные представления процесса хрупкого разрушения полимеров в механических и температурных полях

• Автор: Анисимова, Татьяна Валерьевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД

ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ стр.

Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКОЙ

ТЕРМОФЛУКГУАЦИОННОЙ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ ПОЛИМЕРОВ.

1.1. Ведение

1.2. Кинетика процессов разрушения.

1.3. Температурновременная зависимость прочности

1.4. Методологическая схема теоретических исследований.

1.5. Численная проверка обобщенного выражения для формулы скорости роста трещины на адекватность

Выводы к главе 1.

Глава 2. ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ТЕРМОФЛУКТУАЦИОННОГО МЕХАНИЗМА РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ВОЛОКОН.
2.1. Проблема температурной нестабильности термофлуктуационного механизма разрушения полимеров.
2.2. Экспериментальные данные по временной зависимости прочности полимерных волокон.
2.3. Температурная стабильность термофлуктуационного механизма разрушения полимерных волокон.
Выводы к главе 2.
Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ТРЕЩИН.
3.1. Основные результаты математической теории трещин
3.2. Основные уравнения механики хрупкого разрушения и их частные случаи
3.3. Температурное поле в теле с внутренней дискообразной трещиной.
3.4 Коэффициенты интенсивности напряжений в телах с круговыми
трещинами.
3.5. Энергетический критерий Гриффита для твердых тел с внутренней
дискообразной трещиной
3.6. Критерий разрушения Гриффита и безопасное напряжение
Выводы к главе 3.
Глава 4. КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕРМОФЛУКТУАЦИОННАЯ ТЕОРИЯ РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ВОЛОКОН.
4.1. Временная зависимость прочности полимерных волокон
4.2. Предельные характеристики и основные параметры процесса разрушения полимерных волокон.
4.3. Тепловое разрушение полимерных волокон
Выводы к главе 4
Выводы к диссертации
Список литературы


С другой стороны - это микроскопические явления в тех местах, где развивается разрушение - элементарные акты процесса разрушения. Аппаратом, пригодным для изучения этих явлений служат физика полимеров и молекулярная физика, методы которых позволяют описать элементарные акты процесса разрушения и скорость роста трещины разрушения как функцию ее длины и поля напряжений в области дефекта. Оба аспекта должны быть включены в полное описание процесса разрушения полимеров для построения обобщенной теории прочности, учитывающей особенности структуры полимерных материалов. Первые результаты в этом направлении получены в работах [,-]. Развитие молекулярно-кинетической концепции разрушения соотносится, но всей видимости, с работой Цвики [] в г. Цвики относил большое расхождение теоретического и экспериментальною значений разрушающего напряжений кристаллов поваренной соли за счет того, что в расчете не учитывалось тепловое движение, приближающее элементы структуры к тому состоянию, в котором они находятся после разрыва. В г. Смекал [] впервые высказал соображения об участии термоактивационных процессов (поверхностной диффузии на створках трещин) в кинетике разрушения твердых тел. Понсслс в - гг. Дальнейшее развитие кинетических представлений о разрушении полимерных материалов (пластмассы, аморфные каучуконодобные полимеры, пленки, волокна, нити), включая теоретические представления, отражено в основополагающих работах Бюссе [], Говарда [, ], Тобольского и Эйринга [], Орована [], Маргетройда [], Александрова [], Тейлора [], Гиббса и Катлера [], Регеля [], Гуля [], Стюарта и Андерсена [], Журкова и Нарзуллаева [], Бартенева [], Колемана [], Бюхе [], Губанова и Чевычелова [], Салганика [], Тулинова [], Карташова [], Шевелева [ ], Цоя [] и др. Предложенные авторами теории построены на модельных представлениях различной общности. Основное внимание в них обращается на действие механических нагрузок на кинетику разрушения в простейших условиях испытаний: постоянное напряжение растяжения, постоянная абсолютная температура (изотермические условия нагружения), неменяющаяся структура, инактивная среда. В более сложных условиях испытания полимеров проблема заключалась в проведении обобщающих теоретических исследований кинетики их разрушения с целью разработки физически обоснованных аналитических представлений, раскрывающих количественно механизм влияния дополнительных факторов на указанный процесс [,,,]. Таким образом, можно сказать, что к настоящему времени накоплено большое количество обобщающих теоретических исследований кинетики разрушения полимеров при различных условиях испытаний. Однако для полимерных волокон методики количественных расчетов соответствующих прочностных характеристик и методы прогнозирования их поведения под нагрузкой в более сложных условиях эксплуатации без длительных лабораторных испытаний разработаны еще недостаточно. Указанная проблема определила основную задачу диссертации: теоретическое исследование термокинетики процессов разрушения полимерных волокон при воздействии на них механических и температурных полей с тем, чтобы описать зависимость долговечности и основных прочностных характеристик полимерных волокон от условий испытаний, как для простейших случаев, так и дтя случаев усложненного разрушения (тепловое разрушение). Целью диссертационной работы является построение моделей разрушения полимерных волокон в механических и температурных полях на основе кинетических представлений о процессе разрушения и результатов физики и механики полимеров, молекулярной физики, механики разрушения. В работе используются также и другие направления физики и прикладной математики, а именно: термодинамика, аналитическая теория теплопроводности, математическая теория термоупругости. В рамках теоретического исследования термокинетики процесса разрушения полимерных волокоп автором получены самостоятельные результаты, развивающие термофлуктуационную теорию прочности полимерных материалов в соответствующих условиях их разрушения и объясняющее имеющиеся в литературе экспериментальные результаты, касающиеся полимерных волокон.