Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метод измерения физико-механических свойств полимерных материалов. Учебно-методическое пособие
.pdf
203
23
4 tBD
ML
E
π
=
′
. (25)
P
B
σ
C
B
σ
2
2
PP
B
BC
PL
BD
σ=σ=
2
3
2
P
B
B
PL
BD
σ=
Максимальная относительная деформация в этих испытаниях может
быть определена по уравнению (20) при δ = х0 или при δ = υ
⋅
t0/2.
Из осциллограммы (рис. 10) легко видеть, что с изменением
высоты подъема маятника изменяется максимальная нагрузка при t =
t0/2, но время отскока остается практически постоянным.
В линейном интервале наблюдается очень хорошее соответствие
между экспериментальной кривой и рассчитанной по уравнению (17)
функцией F(t) [18]. Кроме этого, сравнение экспериментально
полученных и рассчитанных по вязкоупругому поведению
зависимостей максимальной нагрузки при t = t0/2 от скорости удара, а
также скоростной зависимости модуля САН и АБС показывает, что
поведение САН является линейным вязкоупругим вплоть до
разрушения; поведение АБС является таковым только до
определенного критического значения скорости удара, при котором
происходит пластическая деформация [18].
Величину предела вынужденной эластичности σB в ударных
испытаниях по Шарпи определяют по двум приближенным
уравнениям. В первом из них предполагается, что площади
поперечного сечения растянутой Sp и сжатой Sс частей образца равны
и соответственно равны пределы вынужденной эластичности при
растяжении
и сжатии
[19]:
, (26)
где Р
− нагрузка на диаграмме P
В
−
t, соответствующая
макроскопической вынужденной эластичности.
Второе приближенное уравнение [20] определяет σВ так же, как
и напряжение при хрупком разрушении:
. (27)
макроскопической вынужденной эластичности неразрушенного
образца ПК, испытанного по методике Шарпи (при L = 40 мм и Т = 295
Результаты исследования в проходящем свете зон
21
К), показали, что в реальном полимере Sp значительно больше Sс [21].
C
B
σ
P
B
σ
CP
Bc B p
SSσ⋅ =σ⋅
ст ст
ис р
СР
ВВ
M ММ=σ ⋅ +σ ⋅
ст ст
ср
,ММ
РС
ВВ
0,549σ= σ
РС
ВВ
σ ≈σ
P
B
σ
C
B
σ
P
B
σ
C
B
σ
L, мм
С
В
σ
Р
В
σ
σВ, МПа
По уравнению (66)
По уравнению (67)
40
126,0
69,2
89,2
67,0
33
142,0
78,0
100,8
74,9
28
155,0
85,0
109,6
82,0
25
172,0
94,4
121,8
91,4
20
174,0
95,5
123,6
92,7
Для образцов ПК, испытанных в интервале L = 20 ÷ 40 мм, отношение
S
оказалось практически одинаковым и равным 1,8.
р/Sс
В таком случае соотношение между
и
определяется
следующим образом [22]:
(28)
Предельный изгибающий момент Ми, равный РBL/2, можно
выразить так [22]:
, (29)
где
− статические моменты площадей сжатия и растяжения
соответственно. Для ПК выполняется соотношение, полученное из
уравнения (28):
, (30)
т.е. аппроксимация
легко рассчитать
Сравнение величин
и
не выполняется. Из уравнений (29) и (30)
, зная значения Sp и Sc.
и
, полученных по уравнениям (26) и
(27), приведено в табл. 2 для образцов ПК при различных значениях L.
Таблица 2
Сравнение величин предела вынужденной эластичности,
полученных различными методиками [22]
, МПа
, МПа
Как следует из таблицы, уравнение (26) дает величины σВ,
завышенные примерно на 30%. Числовой коэффициент 0,549 в
уравнении (30) не случаен. Можно ожидать, что для аморфных
22
стеклообразных полимеров он будет приблизительно одинаковым.
( )
( )
1/2
2
Р
В
С 1/2
2
В
1
1
µ + −µ
σ
=
σ
µ + +µ
РС
ВВ
/σσ
РС
ВВ
σ ≈σ
Этот вывод следует из соотношения [23]:
(31)
где µ – коэффициент Пуассона. Учитывая, что для аморфных
полимеров µ = 0,35 [24], из уравнения (31) получим
≈ 504, что
близко к оценке по уравнению (30), тогда как условие
соответствует нереальной величине µ = 0.
Таким образом, применение приближенного уравнения (27) к
оценке σВ в ударных испытаниях аморфных полимеров вполне
оправдано (в случае ПК погрешность не более 4%).
23
Литература
1. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. шк., 1990. — 478 с.
2. Arends C.B. Phenomenology of impact resistance and impact testing. //J. Appl.
Polym. Sc. – 1965. Vol. 9. – № 11. – P. 3531-3540.
3. Hartmann B, Lee G.F. impact resistance and secondary transitions. //J. Appl.
Polym. Sc. – 1979. Vol. 23. – № 12. – P. 3639-3650.
4. Козлов Г.В., Шетов Р.А., Микитаев А.К. Методики измерения модуля
упругости в ударных испытаниях полимеров. //Высокомолек. соед. – 1987.
− Т. 29А, № 5. − С. 1109-1110.
5. Kisbenyi M., Birch M.W., hodgkinson j.m., williams j.g. correlation of the
impact fracture toughness with loss peaks in PTFE //Polymer. – 1979. – V.20. –
№10. – Р. 1289-1297.
6. Newmann L.V., williams j.g. a comparative study of the tensile and Charpy
impact tests from a fracture mechanics viewpoint. //J. Polym. Eng. and Sci. –
1980. – V.20. – №8. – Р. 572-578.
7. Birch M.W., williams j.g. The effect of rate on the impact fracture toughness of
polymers. //Int. J. of Fracture. – 1978. – V.14. – №1. – Р. 69-83.
8. Шетов Р.А. Влияние ангармонизма межатомных связей на механическое
поведение полимеров в условиях ударного нагружения. //Дисс. ... канд. ф.-
м. н. – Нальчик, 1990. – 176 с.
9. Marshall G.P., williams j.g., Turner C.E. fracture toughness and absorbed energy
measurements in impact tests on brittle materials. //J. Mater. Sci. – 1973. – V.8.
– №7. – Р. 949-956.
10. Fraser R.A.M., Ward I.M. The fracture behaviour of notched specimens of
polymethylmetacrylate. // J. Mater. Sci. – 1974. – V.9. – №11. – Р. 1624-1630.
11. Дудин В.В., Городнев А.Л., Скидан Б.С. и др. К определению ударной
вязкости хрупких материалов. //Заводская лаборатория. – 1974. – Т. 40. –
№ 7. – С. 876-879.
12. Wolstenholme W.E., Pregun S.E., Stark S.F. Factor influencing Isod impact
properties of thermoplastics measured with autographic impact tests. //J. Appl.
Pol. Sci. – 1967. – Vol. 8. – № 11. – Р. 119-140.
13. Lubert W., Rink M., Pavan A. Force – displacement evaluating of
macromolecular materials in flexural impact tests. I. Apparatus and data
handling. //J. Appl. Polym. Sci. – 1976. – Vol. 20. – № 5. – Р. 1107-1116.
14. Малкин А.Я., Аскадский А.А., Коврига В.В. Методы измерения
механических свойств полимеров. − М.: Наука. – 1978. − С. 103.
15. Кауш Г. Разрушение полимеров. /Пер. с англ. − М., 1981. − С.276.
16. Crawford R.J., Yigsaw Y. A study of the effect of test variables on the flexural
24
modulus of plastics. //J. Mater. Sci. Letters. – 1984. – Vol. 3. – № 2. – Р. 171-
176.
17. Glathart J.Z., Preston F.W. The behaviour of glass under impact: theoretical
considerations. //Glass Technol. − 1968. – Vol. 9. – № 1. − Р. 89-100.
18. Casiraghi T. Rebound test to measure the strength of polymer materials. //Polym.
Eng. and Sci. – 1983. – Vol. 23. – №16. – Р. 902-907.
19. Бакнелл К.Б. Ударопрочные пластики. Пер. с англ. − Л.: Химия, 1981. − 328
с.
20. Мильман Л.Д., Балкаров А.М., Козлов Г.В. Механика разрушения
серосодержащих эпоксидных систем в условиях ударного нагружения. //В
сб.: «Поликонденсационные процессы и полимеры». – Нальчик, 1985. − С.
160-173.\
21. Козлов Г.В., Шетов Р.А., Микитаев А.К. Определение предела
вынужденной эластичности при ударном нагружении полимеров по
методу Шарпи. //Высокомолек. соед. − 1987. – Т. 29А. – № 7. − С. 2007-
2008).
22. Степин П.Л. Сопротивление материалов. − М.: Высшая школа, 1983. − 303
с.
23. Haward R.M., Murphy B.M., White E.F. Relationship between compressive
yield and tensile behaviour in glassy thermoplastics. //J. Polym. Sci. − 1971. –
Vol. 9. – №1. – Р. 801-814.
24. Argon A.S., Bessonov M.I. Plastic deformation in polyimides with new
implications on the theory of plastic deformation of glassy polymers. //Philos.
Mag. – 1977. – Vol. 35. – №4. – Р. 917-933.
25
Содержание
Введение..............................................................................................
3
1. Диаграмма растяжения…………………………………………...
4
2 Изучение механических свойств полимеров в
2.1 Объекты исследования………………………………………….
6
2.2. Экспериментальная установка…………………………………
8
2.3. Методики определения модуля упругости,
Литература........................................................................................
24
Содержание……………………………………………………………......
26
Стр.
условиях испытаний на удар по Шарпи
(высокоскоростной трехточечный изгиб)…………………………
деформации и напряжений…………………………………………. 17
5
26
Подписано в печать 08.02.2017 г. Формат 60х90 1/6
У.п.л. 1.11. Бумага офисная. Печать-ризография.
Тираж 100 экз.
--------------------------------------------------------------------------------
Издательство ФГБОУ ВО «Чеченский государственный университет»
Адрес: 364037 ЧР, г. Грозный,
ул. Киевская, 33.
27
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]