Кинетические модели разрушения твердых полимеров Полианчик, Евгений Викторович

brief description

Полианчик, Евгений Викторович.
Кинетические модели разрушения твердых полимеров : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.19. - Черноголовка, 1984. - 118 с. : ил.
Введение диссертации (часть автореферата)на тему «Кинетические модели разрушения твердых полимеров»
ОБОЗНАЧЕНИЯ . 9
ГЛАВА I. МОДЕЛИ РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ. 10
1.1. Механические теории разрушения твердых тел.10
1.2. Кинетическая концепция прочности . 12
1.3. Физика-механика. Роль структуры.15
1.4. Статистические теории разрушения . 23
1.5. Кинетические модели роста макротрещин . . 27
ЗАКЛШЕНИЙ^МВЕ I.34
ГЛАВА 2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБЪЕМНОЙ МЕХАНОТЕРМОДЕСТРУКЦИИ
ПОЛИМЕРОВ.37
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ ОБЪЕМНОГО РАЗРУШЕНИЯ ХРУПКИХ ПОЛИМЕРОВ С УЧЕТОМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СВЯЗЕЙ ПО НАТЯЖЕНИЯМ.53
ГЛАВА 4. КИНЕТИКА ТЕРМОФЛУКТУАЦИОННОГО РОСТА МАКРОТРЕЩИНЫ .62
Приложение к главе 4. Механическая модель концевой зоны трещины.69
ГЛАВА 5. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОКАЛИЗАЦИИ РАЗРУШЕНИЯ
В ТВЕРДОМ ПОЛИМЕРЕ.78
ГЛАВА 6. О ПОВЕДЕНИИ ЛИНЕЙНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ ЦЕПИ В ДЕФОРМИРОВАННОМ КРИСТАЛЛИТЕ.91
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.100, выводы.,т>
ЛИТЕРАТУРА.10 6,
ВВЕДЕНИЕ
В различных областях народного хозяйства полимеры все более широко используются как конструкционные материалы. Это обстоятельство обуславливает практическую важность таких задач, как количественное прогнозирование сроков службы полимерных изделий в условиях действия механических напряжений, управление долговечностью полимерных материалов и т.п. Описание поведения полимерного материала под нагрузкой представляет из себя чрезвычайно сложную физико-химическую задачу, поскольку велико число факторов, влияющих на изменение свойств полимеров - это и температура и химически активные среды и предистория материала, которая отражается на его структуре. Решение задач описания разрушения и прогнозирования свойств полимеров возможно лишь на основе количественной кинетической теории (j-з].
Эмпирический подход к исследованию разрушения полимерных изделий в силу большого числа факторов, влияющих на процессы, происходящие в полимерах и многообразия самих этих процессов оказывается мало информативным, а в ряде случаев, когда речь идет, например, о прогнозировании поведения на большой срок, эмпирический подход просто неприменим. Поэтому наряду с феноменологическими исследованиями необходимо развитие физико-химических моделей процесса разрушения. Замкнутая теоретическая модель разрушения должна основываться на результатахразличных разделов химической физики: ествественно,она должна включать описание элементарных актов разрыва и рекомбинации внутри- и межмолекулярных связей,должна опираться на кинетическую теорию конденсированного состояния, дающую взаимосвязь характеристик микроструктуры материала с его макроскопическим напряженно-деформированным состоянием, наконец, описание кинетики химических превращений, происходящих в полимере. Упомянутые разделы сами по себе далеки от завершения, поэтому в настоящее время невозможно дать последовательное теоретическое описание процесса разрушения.
Задача описания свойств полимеров может и должна решаться на различных структурных уровнях. Наиболее грубое рассмотрение - это описание материала как сплошной среды. При таком подходе может быть решен только определенный класс задач. В принципе же рассмотрение поведения полимеров под нагрузкой невозможно без привлечения представлений о их строении, включая химическое строение и особенности надмолекулярной организации (т.е. микромеханики). Описание полимеров как сплошной среды в принципе базируется именно на микромеханическом рассмотрении, так же как микромеханика основывается на описании молекулярной структуры и межмолекулярного взаимодействия, а описание молекулярной структуры, в свою очередь,исходит из квантовохимического рассмотрения системы ядер и электронов. Существенно, что на каждом из указанных структурных уровней (сплошная среда - микромеханика - молекулярная структура - квантовая химия) работают лишь некоторые комбинации параметров низлежащего структурного уровня. Вопрос о том, на каком уровне формулируется модель поведения среды -это и есть вопрос содержательности модели: переход на более глубокий уровень рассмотрения расширяет круг явлений, которые возможно описать, но при этом усложняет описание.
Большая часть моделей, рассматриваемых в настоящей работе, находится на уровне сплошной среды. Разрушение характеризуется в присущих этому структурному уровню терминах - концентрации разрывов, констант скоростей, среднего напряжения. Вопрос о том, насколько применимы модели1не может быть решен внутри данного уровня, так исследование пределов применимости гомогенных моделей требует привлечения представлений более глубокого структурного уровня - микромеханики с явным введением характеристик структуры (главы 4-5).
Представляется оправданным теоретическое исследование упрощенных моделей, которые позволяют, с одной стороны, добиться большего качественного понимания процесса разрушения, а с другой - предсказать ряд новых явлений, что чрезвычайно важно как при экстраполяции результатов феноменологического исследования за пределы условий опыта, так и при поиске путей управления свойствами полимеров. Сравнение результатов теоретического моделирования с экспериментальными исследованиями разрушения позволяет также выделить наиболее существенные факторы, влияющие на долговечность и, таким образом, подойти к задаче количественного прогнозирования разрушения полимеров.
Настоящая работа посвящена теоретическому исследованию закономерностей механического разрушения на сравнительно простых моделях. Несмотря на ограничения, вносимые сделанными при этом допущениями, удалось описать и дать объяснение ряду важных закономерностей, наблюдавшихся при экспериментальном изучении механического разрушения полимеров.

Диссертация состоит из введения и шести глав.