《高分子材料的斷裂》ppt課件-全文預(yù)覽
【正文】 VEU220??高分子材料性能學 31 σ σ 2a 在板上割開一個垂直于拉伸方向的穿透裂紋，長度為 2a 系統(tǒng)釋放的能量為 EaU 221????EaU 221)1( ??? ??? (平面應(yīng)力 — 薄板問題 ) （平面應(yīng)變 — 厚板） 高分子材料性能學 32 割開長度為 2a的裂紋后，形成了裂紋表面，從而增加了表面能， 設(shè) γ為單位面積的表面能，則新增加的表面能為（厚度 B＝ 1） U2＝ 4aγ 形成裂紋后，平面應(yīng)力條件下系統(tǒng)總的能量 U為 ???? aEaVEUUUU 42222210 ??????高分子材料性能學 33 對裂紋長度 a求一次偏微分，并使其為零，有 0422?????? ??? E aaU裂紋長度有一臨界值 ac 22???Eac ?當裂紋長度 aac時，裂紋不會擴展； 若 aac ，裂紋將失穩(wěn)擴展。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。 霧狀區(qū)： 霧狀區(qū)的開始意味著次裂紋源出現(xiàn)擴展。 高分子材料性能學 20 1— 斷裂源與鏡面區(qū)； 2— 霧狀區(qū)； 3— 粗糙區(qū) 圖 37有機玻璃脆性斷裂面形貌 高分子材料在脆性斷裂時都能在斷面上形成 鏡面區(qū) 、 霧狀區(qū) 和粗糙區(qū) 這三個特征區(qū)域 高分子材料性能學 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。 C Tb=20176。 高分子材料性能學 14 （ 1）溫度和應(yīng)變速率 ?yTb 2 ?TTb 1?b..?y?t 2 ???t 1?b.溫度增加，韌脆轉(zhuǎn)變點向低溫移動， 材料變韌 應(yīng)變速率增加，韌脆轉(zhuǎn)變點移向高溫， 材料變脆 高分子材料性能學 15 （ 2）分子量 分子量變大將減小斷裂應(yīng)力， Tb移向高溫，高聚物變脆 nMBA ??拉伸強度（ 3）支化：影響較復(fù)雜 （ 4）交聯(lián)： 增加屈服應(yīng)力， Tb移向高溫，材料變脆。 ?切向應(yīng)力 → 抗剪切能力 → 取決于分子間內(nèi)聚力 → 屈服 → 分子鏈的相對滑移 高分子材料性能學 10 最大抗拉伸能力為臨界抗拉伸強度 最大抗剪切能力為臨界抗剪切強度 nc?tc?tc ?? ?以主鏈斷裂為特征的脆性斷裂，斷面垂直于拉伸方向（ θ= 0186。 脆性斷裂或韌性斷裂通常是以應(yīng)力 — 應(yīng)變曲線的形狀和破壞時的斷面形態(tài)來區(qū)分的。 本 章 內(nèi) 容 主要內(nèi)容 : 1）高分子材料斷裂概述 2）高聚物的斷裂理論 3）斷裂韌度 高分子材料性能學 3 ?脆性斷裂和韌性斷裂 ?高聚物韌 脆轉(zhuǎn)變的影響因素 ?Griffith斷裂理論 ?應(yīng)力場強因子 KI ?斷裂韌度 KIC ?斷裂韌度的 K判據(jù) 重點： 高分子材料性能學 4 的斷裂 直接加載下的斷裂 疲勞斷裂 蠕變斷裂 斷裂概述 環(huán)境應(yīng)力開裂 摩損磨耗 高分子材料性能學 5 從斷裂的性質(zhì)來分，高分子材料的宏觀斷裂可分為脆性斷裂和韌性斷裂兩大類。的截面上，切向應(yīng)力最大 高分子材料性能學 9 ?法向應(yīng)力 → 抗拉伸能力 → 取決于分子主鏈的強度 （鍵能） → 破壞 → 主鏈的斷裂。 高分子材料性能學 11 發(fā)生破壞時首先為脆性斷裂的材料為 脆性材料 tc ?? ?tc ?? ?容易發(fā)生韌性屈服的材料為 韌性材料 nc? tc?聚合物 / MPa / MPa PS SAN PMMA PVC PC PES PEEK 40 56 74 67 87 80 120 48 73 49 39 40 5
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