Materiallarning mustahkamligi

Materiallarning mustahkamligi.
Kuchlilik polimer materiallarning asosiy parametrlaridan biridir. Bu nazariy va eksperimental.
𝜎Теор = Едисс.одной связи ∗ 𝑛 (число связей)
Nazariy quvvat cheksiz katta hajmdagi nuqsonsiz namuna uchun hisoblanadi. Nazariy jihatdan, nuqsonning shakllanishi hisobga olinmaydi, chunki u statistik xarakterga ega. Qusurlar va sirtlarning mavjudligi nazariy hisob-kitoblarga to'sqinlik qiladi, shuning uchun eksperimental quvvat har doim kamroq bo'ladi. Qiymatlar kattalikning bir necha tartibida farq qilishi mumkin. Masalan, yo'naltirilgan polietilen uchun nazariy 30 GPa ni tashkil qiladi va eksperimental, hatto eng yaxshi namunalar uchun ham 4 GPa dan oshmaydi.
Barcha materiallar uchun umumiy naqshlar.
Kamchiliklar volumetrik (bo'shliqlar, mikro yoriqlar, qo'shimchalar) va sirtdir. Har holda, ular stressni kontsentratorlardir. Qusur yaqinida kompensatsiyalanmagan molekulalararo o'zaro ta'sirlar paydo bo'ladi, shuning uchun ushbu zonada stress kontsentratsiyasi paydo bo'ladi (mahalliy stress to'planadi, bu butun namunadagi stress qiymatidan kattalik tartibida oshib ketishi mumkin).
Muayyan chegaraga qadar bunday stress elastik energiya shaklida to'planadi va keyin material uni bo'shatishi kerak. Buni yangi sirt hosil bo'lishi (namunaning keyinchalik yo'q qilinishi bilan yoriqning ko'payishi) yoki energiyaning tarqalishi, eng yaxshisi issiqlik shaklida amalga oshirilishi mumkin. Birinchi holat namunaning mo'rt sinishi asosida yotadi.
Griffitning mo'rt sinish nazariyasi 13.4-rasmda mo'rt sinish mexanizmining sxematik ko'rinishi.

13.4-rasm. Polimerning mo'rt sinishi mexanizmi

Bu quyidagi ifoda bilan tavsiflanadi:

a - yangi sirt hosil bo'lishining o'ziga xos energiyasi, E - elastiklik moduli, l0 - nuqsonning boshlang'ich uzunligi.
Griffit tenglamasidan foydalanib, materialning mustahkamligi aniqlanadi va strukturani yaratishda juda katta chegara qo'yiladi. Maksimal strukturaviy quvvat odatda hisoblanganidan 0,1-0,15 dan oshmaydi. Yoriq yaqinida segmentlarning bir-biriga nisbatan translyatsion harakati bilan bog'liq bo'lgan strukturani o'zgartirish mumkin. Agar ba'zi kinetik birliklarning bir-biriga nisbatan harakatlanishi mumkin bo'lsa, u holda ichki ishqalanish paydo bo'ladi, bu har doim issiqlik shaklida energiya tarqalishiga olib keladi va namuna qulab tushmasligi mumkin.
Polimerlarning aralashmalarini tayyorlash orqali mustahkamlikni, ayniqsa zarba kuchini oshirish mumkin. Misol: yuqori ta'sirli polistirol. PS yaxshi mexanik xususiyatlarga ega, ammo mo'rt (past zarba kuchi) bo'lgan polimerdir. Ta'sir kuchini oshirish uchun polistirol kauchuklar bilan o'zgartiriladi. Chiqindilarni kauchuk ishlab chiqarish stirol bilan to'ldiriladi, kauchuk shishadi. Keyinchalik, bu aralashmada stirol polimerlanadi. PS kauchuklar bilan aralashmaydi, shuning uchun natijada sferik kauchuk qo'shimchalari bo'lgan polistirolli matritsa hosil bo'ladi. Yuqorida ikkita mexanizm ko'rib chiqiladi: 1) mo'rt sinish; 2) to'plangan energiyaning issiqlik shaklida tarqalishi. Bunday materialda nuqson hosil bo'lganda, u birinchi mexanizm bo'yicha o'sishni boshlaydi. Ammo kauchuk fazaga yetgan zahoti ikkinchi mexanizm ishga tushadi. Kauchukda segmental harakatchanlik muzlatilmaydi va eng kichik ta'sirda segmentlar bir-biriga nisbatan harakatlana boshlaydi. Ichki ishqalanish sodir bo'ladi va energiya issiqlik shaklida chiqariladi. Aralashmaning tarkibi butun namunani yo'q qiladigan bunday yoriq paydo bo'lmasligi uchun tanlanadi.
Polimer materiallarning mustahkamligini oshirishning samarali usullaridan biri mos turdagi supramolekulyar tuzilmalarni shakllantirishdir. Xususan, mustahkamlik xususiyatlarini barqarorlashtirish va yaxshilash uchun sun'iy yadroviy moddalarni joriy etish yaxshi natijalar beradi.
Vayron qiluvchi materialning tuzilishi va gevşeme xususiyatlari deformatsiyadan oldin materialga xos bo'lgan dastlabki xususiyatlardan farq qiladi. Shuning uchun har xil yuklanish sharoitida supramolekulyar shakllanishlarning o'zgarishini o'rganish kuchli polimer materiallarni olish uchun zarur shartlardan biridir. Elastomerlarning deformatsiyasi sharoitida ham, supramolekulyar shakllanishlarning roli unchalik aniq bo'lmagan taqdirda ham, bu holda makromolekulyar birliklarning yo'nalishini kamaytiradigan strukturani qayta tashkil etish muhim ahamiyatga ega. Yirtilishning uchida rivojlanadigan va elementar yorilishlar sodir bo'ladigan materialning ushbu qismining tuzilishini tashkil etuvchi yo'nalish alohida ahamiyatga ega.
Elastomerlarning mustahkamligini oshirish uchun kuchli va labil o'zaro bog'lanishlarni hosil qilish kerak, buning natijasida uch o'lchovli tarmoq deformatsiyalanadi. Polimer materiallarni mustahkamlash uchun boshqa materiallarning (shisha tolali, metall shnur va boshqalar) mustahkamligidan 10-100 baravar yuqori quvvatga ega bo'lgan keramik "mo'ylovlar" keng qo'llaniladi.