《高分子材料的斷裂》ppt課件-文庫(kù)吧
2025-04-19 18:06 本頁(yè)面
【正文】 Tb移向低溫。增塑的高聚物是韌性材料。 高分子材料性能學(xué) 16 Tg=150176。 C Tb=20176。 C PC 室溫下脆還是韌？ Tg=100176。 C Tb=90176。 C PMMA 高分子材料性能學(xué) 17 4 非晶態(tài)和半結(jié)晶態(tài)高聚物拉伸破壞過(guò)程 （ 1）非晶態(tài)高聚物的拉伸破壞 高分子材料性能學(xué) 18 （ 2 ）半結(jié)晶態(tài)高聚物的拉伸破壞 高分子材料性能學(xué) 19 5 斷裂過(guò)程和斷面形貌 斷裂過(guò)程包括 裂紋的引發(fā) 、 慢速擴(kuò)展 和 快速擴(kuò)展 三個(gè)階段 脆性斷裂過(guò)程基本可分為三個(gè)階段： ?斷裂源首先在材料最薄弱處形成，一般是主裂紋通過(guò)單個(gè)銀紋擴(kuò)展； ?隨著裂紋擴(kuò)展和應(yīng)力水平提高，主裂紋不再是通過(guò)單個(gè)銀紋擴(kuò)展，而是通過(guò)多個(gè)銀紋擴(kuò)展，因而轉(zhuǎn)入霧狀區(qū)； ?當(dāng)裂紋擴(kuò)展到臨界長(zhǎng)度時(shí)，斷裂突然發(fā)生。 高分子材料性能學(xué) 20 1— 斷裂源與鏡面區(qū)； 2— 霧狀區(qū)； 3— 粗糙區(qū) 圖 37有機(jī)玻璃脆性斷裂面形貌 高分子材料在脆性斷裂時(shí)都能在斷面上形成 鏡面區(qū) 、 霧狀區(qū) 和粗糙區(qū) 這三個(gè)特征區(qū)域 高分子材料性能學(xué) 21 鏡面區(qū)： 應(yīng)變速率越快，溫度越低，材料的分子量越低， 則鏡面區(qū)越小。 宏觀上呈現(xiàn)平坦光滑的半圓形鏡面狀，一般出現(xiàn)在構(gòu)件邊緣或棱角處 ，是材料在斷裂初始階段主裂紋通過(guò)單個(gè)銀紋緩慢擴(kuò)展形成的 高分子材料性能學(xué) 22 宏觀上平整但不反光，像毛玻璃。放大時(shí)能看到許多拋物線花樣，拋物線的軸線指向裂紋源。距離裂紋源愈遠(yuǎn)，拋物線密集程度愈高。 霧狀區(qū)： 霧狀區(qū)的開(kāi)始意味著次裂紋源出現(xiàn)擴(kuò)展。 高分子材料性能學(xué) 23 宏觀上呈現(xiàn)一定的粗糙度。有時(shí)呈現(xiàn)與斷裂源同心的弧狀肋帶 粗糙區(qū)： （ a）肋條 （ b）河流狀 （ c）禮花狀 圖 38 有機(jī)玻璃斷面粗糙區(qū)形貌舉例 高分子材料性能學(xué) 24 （ a）電鏡照片 （ b）形成機(jī)理 圖 39 斷面上拋物線花樣的電鏡照片和形成機(jī)理 高分子材料性能學(xué) 25 高聚物的韌性斷裂是 銀紋產(chǎn)生、發(fā)展 的過(guò)程 裂紋傳播過(guò)程就是裂紋尖端銀紋區(qū)產(chǎn)生、移動(dòng)的過(guò)程。裂紋尖端高密度銀紋鈍化了裂紋，松弛了應(yīng)力集中。由于銀紋產(chǎn)生很大的變形，形成銀紋要消耗更多的能量，從而提高了材料的韌性。 高分子材料性能學(xué) 26 高聚物的斷裂理論 在一薄板上刻出一圓孔，施以平均拉應(yīng)力 σ0，在孔邊上與 σ0方向成 θ角的切向應(yīng)力分量 σt可表示為 ???? 2co s2 00 ??t圓孔使應(yīng)力集中了 3倍 高分子材料性能學(xué) 27 在薄板上刻一橢圓孔（長(zhǎng)軸直徑為 2a，短軸直徑為2b），該薄板為無(wú)限大的虎克彈性體。在垂直于長(zhǎng)軸方向上視角均勻拉應(yīng)力 σ0，經(jīng)計(jì)算可知，該橢圓孔長(zhǎng)軸的兩端點(diǎn)應(yīng)力 σt最大，為 )21(0bat ?? ??a b 橢圓長(zhǎng)短軸之比 a/b越大，應(yīng)力越集中。 高分子材料性能學(xué) 28 當(dāng) ab時(shí)，它的外形就像一道狹窄的裂紋，在這種情況下，裂紋尖端處的最大拉應(yīng)力 σm可表示為 ?????aam 00 2)21( ???a為裂紋長(zhǎng)度一半； ρ為裂紋尖端的曲率半徑 應(yīng)力集中隨平均應(yīng)力的增大和裂紋尖端處半徑的減小而增大 ,尖端裂紋對(duì)降低材料的強(qiáng)度尤為明顯 高分子材料性能學(xué) 29 1920年 Griffith提出： ―― 討論什么時(shí)候裂紋開(kāi)始擴(kuò)展 ① 脆性材料中存在微裂紋，在外力作用下裂紋尖端引起的應(yīng)力集中會(huì)大大降低材料的斷裂強(qiáng)度； ②對(duì)應(yīng)于一定尺寸的裂紋 a有一臨界應(yīng)力值 σc，當(dāng)外加應(yīng)力大于 σc時(shí)裂紋便迅速擴(kuò)展而導(dǎo)致材料斷裂； ③裂紋擴(kuò)展的條件是裂紋擴(kuò)展所需要的表面功能由系統(tǒng)所釋放的彈性應(yīng)變能所提供。 高分子材料性能學(xué) 3
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1