Физика

Прочность полимерных материалов — Нарисава И.

Прочность полимерных материалов
Научное издание

год издания — 1987, кол-во страниц — 400, тираж — 4500, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б, масса книги — 490 гр., издательство — Химия

цена: 900.00 руб

Сохранность книги — очень хорошая

OHMSHA, Ltd., Japan, 1982

Пер. с японск. к-та ф.-м. наук Ю. М. Товмасяна

Формат 60x90 1/16. Бумага типографская №1. Печать высокая

В книге изложены теоретические основы механики разрушения хрупких пластичных и вязкоупругих полимеров. Рассмотрена молекулярная структура полимеров и её связь с физико-механическими свойствами. Описано поведение полимерных материалов при различных видах нагружения (растяжение, сжатие, удар). Приведены критерии и методы количественной оценки их долговечности и надёжности.

Книга предназначена для научных сотрудников, связанных с проблемами физической химии, физики и механики полимеров и инженерно-технических работников, занимающихся изучением структуры, свойств и применением полимерных материалов, а также прогнозированием сроков службы конкретных материалов и изделий. Она может быть полезна преподавателям и аспирантам соответствующих вузов.

Табл. 12. Ил. 346. Библиограф, список: 1059 назв.

Предисловие редактора к русскому изданию	11
Предисловие автора к русскому изданию	12
Предисловие автора к японскому изданию	13
Предисловие редактора к японскому изданию	16
Условные обозначения	17

Глава 1. Теоретические подходы к описанию прочности
полимерных материалов	19

1.1. Краткий исторический очерк	19
1.2. Основные подходы, используемые в науке о прочности
материалов	23
1.2.1. Теория дислокаций и другие атомистические подходы	24
1.2.2. Подход с позиций структуры материала	24
1.2.3. Подход с позиций механики сплошных сред	25
1.2.4. Феноменологический подход, включающий математические
исследования	25
1.2.5. Термодинамический и статистико-механический подход	26
1.2.6. Вероятностно-статистический подход	26
1.2.7. Подход, учитывающий влияние окружающей среды	27
1.2.8. Методы испытаний	27
1.2.9. Расчётные методы	27
1.3. Основные факторы, влияющие на механическое поведение
и прочность полимерных материалов	28
1.4. Расчёт прочности	30
1.5. Анализ причин разрушения полимерных материалов	32

Глава 2. Напряжение и деформация в хрупких, пластичных
и вязкоупругих материалах	34

2.1. Напряжение	34
2.1.1. Определение понятия вектора напряжения и его составляющих	34
2.1.2. Уравнение равновесия	35
2.1.3. Главные напряжения и составляющие тензора напряжений	36
2.1.4. Примеры напряжённых состояний	37
2.2. Деформация	38
2.2.1. Определение понятия деформации	38
2.2.2. Условия совместности деформаций	39
2.3. Связь между напряжением и деформацией	40
2.3.1. Связь между напряжением и деформацией в случае упругого
деформирования	40
2.3.2. Энергия упругой деформации	42
2.4. Деформация пластичных материалов	43
2.4.1. Девиатор напряжения	43
2.4.2. Условия текучести (условия начала пластической деформации)	43
2.4.3. Связь между напряжением и деформацией для пластических
материалов	44
2.5. Деформация вязкоупругих материалов	45
2.5.1. Связь между напряжением и деформацией в вязкоупругих
материалах	45
2.5.2. Релаксация напряжений	46
2.5.3. Ползучесть	48
2.5.4. Динамическая вязкоупругость	49
2.5.5. Рассеяние энергии	51
2.5.6. Метод температурно-временной суперпозиции	53

Глава 3. Структура и морфология полимерных материалов	55

3.1. Структура полимерных материалов	55
3.1.1. Молекулярная структура	55
3.1.2. Поперечные связи и разветвлённость	57
3.1.3. Молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение	57
3.1.4. Кристаллизация	58
3.1.5. Ориентация	59
3.2. Структура и морфология кристаллических полимерных материалов	61
3.2.1. Монокристаллы и дефекты кристаллической решётки	61
3.2.2. Сферолитная структура	63
3.2.3. Ориентированные кристаллические структуры	64
3.2.4. Волокнистая структура	65
3.3. Структура и морфология аморфных полимеров	66

Глава 4. Основные физические свойства полимерных материалов	67

4.1. Упругость	67
4.1.1. Энергетическая и энтропийная составляющие упругости	67
4.1.2. Модуль упругости кристаллических полимеров	71
4.1.3. Модуль упругости стеклообразных аморфных полимеров	73
4.1.4. Модуль упругости изотропных твёрдых кристаллов	74
4.1.5. Модуль упругости ориентированных твёрдых полимеров	77
4.1.6. Высокомодульные волокна	78
4.2. Тепловые свойства	80
4.2.1. Температура плавления	80
4.2.2. Температура стеклования	80
4.2.3. Вторичные релаксационные переходы	82
4.3. Поверхностные свойства, адсорбция и диффузия	83
4.3.1. Поверхностная энергия	83
4.3.2. Адсорбция	84
4.3.3. Диффузия	85
4.3.4. Набухание и растворение	86

Глава 5. Текучесть и пластическая деформация полимерных
материалов	88

5.1. Феноменологическая теория текучести	88
5.1.1. Предел текучести при растяжении и сжатии	88
5.1.2. Деформационное размягчение и деформационное упрочнение	94
5.1.3. Влияние температуры и скорости деформирования на текучесть	96
5.1.4. Механические критерии текучести	97
5.2. Неоднородная текучесть	100
5.2.1. Неоднородная текучесть при растяжении	100
5.2.2. Неоднородная текучесть при сжатии	105
5.2.3. Структура и морфология областей с неоднородной текучестью	107
5.3. Текучесть анизотропных полимерных материалов	108
5.3.1. Критерии текучести анизотропных полимеров	108
5.3.2. Деформационные зоны при течении	111
5.3.3. Полосы сброса	112
5.4. Микроскопический механизм текучести	113
5.4.1. Структурные превращения при течении	113
5.4.2. Микроскопический механизм текучести за счёт изменения
свободного объёма	114
5.4.3. Кинетический анализ механизма текучести	П5
5.4.4. Другие микроскопические механизмы текучести	117

Глава 6. Основы механики разрушения	118

6.1. Линейная механика разрушения	118
6.1.1. Коэффициент интенсивности напряжений	118
6.1.2. Скорость высвобождения энергии деформации	120
6.1.3. Теория Гриффита и критерий разрушения	122
6.2. Нелинейная механика разрушения	123
6.2.1. Пластическая область у вершины трещины	123
6.2.2. Критерий разрушения в зоне пластичности	125

Глава 7. Образование и рост трещин серебра	126

7.1. Определение понятия «трещины серебра»	127
7.2. Форма и структура трещин серебра	128
7.2.1. Форма трещин серебра	128
7.2.2. Структура трещин серебра	131
7.3. Образование трещин серебра	136
7.3.1. Модели образования трещин серебра	136
7.3.2. Механические критерии образования трещин серебра	137
7.3.3. Образование трещин серебра в различных средах	147
7.3.4. Динамика образования трещин серебра	149
7.3.5. Образование трещин серебра и структура полимеров	153
7.4. Рост трещин серебра	156
7.4.1. Общие условия роста трещин серебра	156
7.4.2. Рост трещин серебра у вершины магистральной трещины	161
7.4.3. Микроскопический механизм роста трещин серебра	163
7.5. Механические характеристики трещин серебра	164
7.5.1. Механические особенности трещин серебра	164
7.5.2. Распределение напряжений вокруг трещин серебра	165
7.6. Связь между трещинами серебра и разрушением	172
7.7. Связь трещин серебра с текучестью, ползучестью
и релаксацией напряжений	175
7.7.1. Трещины серебра и текучесть	175
7.7.2. Трещины серебра, ползучесть и релаксация напряжений	178
7.8. Трещины серебра и усталость	179

Глава 8. Разрушение полимерных материалов	182

8.1. Теоретическая прочность полимерных материалов	182
8.1.1. Микромеханизмы разрушения	182
8.1.2. Теоретическая прочность предельно ориентированных тел	184
8.1.3. Высокопрочные волокна	186
8.1.4. Прочность неориентированных тел	186
8.1.5. Связь между модулем упругости и теоретической прочностью	188
8.2. Микромеханизм разрушения полимеров с дефектом не в
виде трещины	189
8.2.1. Образование микропор при растяжении	189
8.2.2. Разрыв молекулярных цепей ориентированных полимеров (волокон)	191
8.2.3. Связь между разрывами молекулярных цепей и макроскопическим
разрушением	198
8.3. Пластическое разрушение бездефектных материалов	199
8.3.1. Разрушение в зоне сдвиговых деформаций	200
8.3.2. Пластическое разрушение	201
8.3.3. Огибающая кривая разрушения	202
8.4. Разрушение, которое следует за неоднородной текучестью
(разрушение материалов с тупым надрезом)	204
8.4.1. Хрупкое разрушение пластичных материалов	204
8.4.2. Распределение напряжений вокруг локальной пластически
деформированной области	206
8.4.3. Разрушение материалов с надрезом при ограниченной
пластичности	208
8.4.4. Критерий разрушения при трёхосном нагружении	210
8.5. Разрушение материалов с трещиной или с дефектом типа
трещины	214
8.5.1. Применение линейной механики разрушения	214
8.5.2. Скорость высвобождения энергии деформации (g_c) и вязкость
разрушения (K_с) стеклообразных полимеров	215
8.5.3. Пластическая деформация вершины трещины	216
8.5.4. Трещины серебра у вершины магистральной трещины	219
8.5.5. Факторы, влияющие на вязкость разрушения	220
8.5.6. Энергия раздира	224
8.5.7. Применение нелинейной механики разрушения	225
8.6. Механика разрушения вязкоупругих материалов	226
8.6.1. Баланс энергии вязкоупругих материалов	226
8.6.2. Энергия диссипации и запасённая энергия
линейно-деформирующихся вязкоупругих материалов	229
8.6.3. Критерий разрушения вязкоупругих материалов	229
8.7. Механика разрушения при распространении трещины	232
8.7.1. Стабильный и нестабильный рост трещин	232
8.7.2. Вязкость разрушения при стабильном росте трещины	233
8.7.3. Распространение нестабильной трещины	235
8.7.4. Динамическая вязкость разрушения	238
8.8. Фрактография	239
8.8.1. Фрактография аморфных полимеров	240
8.8.2. Фрактография аморфных (сетчатых) полимеров	245
8.8.3. Фрактография кристаллических полимеров	246

Глава 9. Ударное разрушение и ударная прочность
полимерных материалов	248

9.1. Методы оценки ударных свойств	248
9.2. Деформация материалов при высокой скорости нагружения	249
9.2.1. Распространение ударных волн	249
9.2.2. Высокие скорости растяжения	250
9.3. Механика испытаний на ударную вязкость по Изоду и Шарпи	254
9.3.1. Особенности экспериментальных методов	254
9.3.2. Механический анализ	255
9.3.3. Механизмы разрушения при ударных испытаниях	259
9.3.4. Измерительные приборы при ударных испытаниях	264
9.4. Методика измерений ударной вязкости с помощью падающего
шарика или падающего груза	266
9.5. Связь между структурой полимеров и ударной прочностью	268
9.5.1. Ударная прочность и вязкоупругая релаксация	268
9.5.2. Ударная прочность полимерных смесей	271

Глава 10. Стохастическая теория разрушения, кинетика
и теория зародышеобразования	280

10.1. Статическая стохастическая теория разрушения	280
10.1.1. Модель слабого звена	280
10.1.2. Модель пучка волокон	283
10.2. Динамическая стохастическая теория разрушения	283
10.2.1. Стохастические процессы	283
10.2.2, Применение теории стохастических процессов к разрушению
полимерных материалов	286
10.3. Кинетическая теория применительно к проблемам прочности
полимерных материалов	288
10.3.1. Кинетическая теория Эйринга	288
10.3.2. Кинетическая теория процессов текучести полимеров	289
10.3.3. Кинетическая теория процессов разрушения полимеров	290
10.4. Теория зародышеобразования применительно к проблемам
разрушения полимеров	294
10.4.1. Теория зародышеобразования	295
10.4.2. Процессы зародышеобразования при ползучести	297
10.4.3. Теория зародышеобразования при усталостном разрушении	298

Глава 11. Влияние окружающей среды на прочность
полимерных материалов	300

11.1. Растрескивание под действием окружающей среды	301
11.1.1. Особенности растрескивания под действием окружающей среды	302
11.1.2. Механизм растрескивания под действием окружающей среды	303
11.1.3. Механические критерии зарождения и роста трещин под
действием окружающей среды	307
11.2. Атмосферостойкость полимерных материалов	308
11.3. Химическая стойкость полимерных материалов	310
11.3.1. Оценка стойкости к химическим реактивам	310
11.3.2. Ползучесть и разрушение в химических средах	311
11.3.3. Усталостное разрушение в химических средах	314

Глава 12. Динамическая текучесть и ползучесть
полимерных материалов	315

12.1. Динамическая текучесть полимерных материалов	315
12.1.1. Особенности динамической текучести	315
12.1.2. Кинетика замедленной текучести	316
12.2. Ползучесть полимерных материалов	317
12.2.1. Линейная ползучесть	317
12.2.2. Особенности ползучести при больших деформациях	318
12.2.3. Неустановившаяся ползучесть	318
12.2.4. Установившаяся ползучесть	320
12.2.5. Ускоренная ползучесть	322
12.3. Разрушение при ползучести	322
12.3.1. Особенности разрушения при ползучести	322
12.3.2. Рост трещин при ползучести	323
12.3.3. Рост трещины при ползучести и долговечность при ползучести	324
12.3.4. Обобщённая кривая для долговечности при ползучести	325
12.3.5. Прочность при испытании на ползучесть	326

Глава 13. Разрушение и усталостная прочность полимерных
материалов	327

13.1. Механический отклик на циклическое нагружение	328
13.1.1. Общие характеристики циклического нагружения	328
13.1.2. Связь между циклическим напряжением и деформацией	328
13.1.3. Тепловыделение и нагрев образцов при циклическом нагружении	330
13.2. Общие характеристики усталостного разрушения	334
13.2.1. Методы испытания на усталость	334
13.2.2. Кривые S—N и предел выносливости	336
13.2.3. Процесс усталостного разрушения	337
13.2.4. Изменение микроструктуры и морфологии при усталостных
испытаниях	338
13.2.5. Факторы, влияющие на усталостную долговечность	342
13.3. Зарождение и рост усталостных трещин	350
13.3.1. Зарождение усталостных трещин	350
13.3.2. Зарождение и рост микротрещин и усталостная долговечность	352
13.4. Рост усталостных трещин в материале с исходной трещиной	355
13.4.1. Применение линейной механики разрушения	355
13.4.2. Микроскопический механизм роста усталостных трещин	357
13.4.3. Механизм роста усталостных трещин	357
13.4.4. Динамические процессы при росте усталостных трещин	360
13.4.5. Влияние различных факторов на рост усталостных трещин	362
13.5. Статистика и стохастические процессы при усталостном
разрушении	367
13.5.1. Статистика усталостной долговечности	367
13.5.2. Стохастические процессы при усталостном разрушении	368
13.5.3. Интегральная повреждаемость	369
13.6. Фрактография усталостного разрушения	371
13.6.1. Макроскопические особенности усталостного разрушения	371
13.6.2. Образование полос на поверхности разрушения	373
13.6.3. Поверхность роста прерывистых трещин	375

Библиографический список	377

Книги на ту же тему

Статистическая физика макромолекул: Учебное руководство, Гросберг А. Ю., Хохлов А. Р., 1989
Структура и механические свойства полимеров: Учебное пособие для вузов. — 2-е изд., переработ. и доп., Гуль В. Е., Кулезнев В. Н., 1972
Структура макромолекул в растворах, Цветков В. Н., Эскин В. Е., Френкель С. Я., 1964
Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения, Малкин А. Я., Чалых А. Е., 1979
Высокодисперсное ориентированное состояние полимеров, Волынский А. Л., Бакеев Н. Ф., 1984
Жидкокристаллический порядок в полимерах, Вендорф Д., Цветков В. Н., Рюмцев Е. И., Штенникова И. Н., Блюмштейн А., Хсу Э., Престон Д., Самульски Э., Галло Б., Бэрд Д., Булиган И., Шнейдер Н., Деспер К., Бирс Д., 1981
Полиоксиметилены, Берлин А. А., Дебердеев Р. Я., Перухин Ю. В., Гарипов Р. М., 2008
Роль поверхностных явлений в структурно-механическом поведении твёрдых полимеров, Волынский А. Л., Бакеев Н. Ф., 2014
Введение в теорию трения полимеров, Айнбиндер С. Б., Тюнина Э. Л., 1978
Введение в физику полимеров, Перепечко И. И., 1978
Течение полимеров, Мидлман С., 1971
Механические свойства твёрдых полимеров, Уорд И., 1975
Дефектность и эксплуатационные свойства полимерных материалов, Манин В. Н., Громов А. Н., Григорьев В. П., 1986
Физикохимия полимеров. — 3-е изд., перераб., Тагер А. А., 1978
Растворы высокомолекулярных соединений. — 2-е изд., Воюцкий С. С., 1960
Полимерные нанокомпозиты: многообразие структурных форм и приложений, Микитаев А. К., Козлов Г. В., Заиков Г. Е., 2009
Разрушение полимеров, Кауш Г., 1981
Действие лазерного излучения на полимерные материалы: Научные основы и прикладные задачи. в 2-х книгах (комплект из 2 книг), Виноградов Б. А., Перепёлкин К. Е., Мещерякова Г. П., 2006
Химическая физика старения и стабилизации полимеров, Эмануэль Н. М., Бучаченко А. Л., 1982
Фотодеструкция, фотоокисление, фотостабилизация полимеров, Рэнби Б., Рабек Я., 1978
Теплофизические методы исследования полимеров, Годовский Ю. К., 1976
Термодинамика полимеризации, Савада X., 1979
Надмолекулярная структура полимеров, Марихин В. А., Мясникова Л. П., 1977
Высокомолекулярные соединения: Учебное пособие для университетов. — 2-е изд., переработ, и доп., Шур А. М., 1971
Макромолекулярные реакции в расплавах и смесях полимеров: теория и эксперимент, Платэ Н. А., Литманович А. Д., Кудрявцев Я. В., 2008
Студнеобразное состояние полимеров, Папков С. П., 1974
Гребнеобразные полимеры и жидкие кристаллы, Платэ Н. А., Шибаев В. П., 1980
Основы химии и технологии мономеров: Учебное пособие, Платэ Н. А., Сливинский Е. В., 2002
Практикум по технологии полимеризационных пластических масс, Григорьев А. П., 1964
Физико-химические основы производства полимерных плёнок: Учебное пособие для вузов, Гуль В. Е., Дьяконова В. П., 1978
Диэлектрики и радиация: Кн. 5: Диэлектрические свойства полимеров в полях ионизирующих излучений, Тютнев А. П., Саенко B. C., Пожидаев Е. Д., Костюков Н. С., 2005
Демпфирование колебаний механических систем покрытиями из полимерных материалов, Чернышев В. М., 2004
Вакуумно-плазменное и плазменно-растворное модифицирование полимерных материалов, Кутепов A. M., Захаров А. Г., Максимов А. И., 2004
Клеевые соединения, Вильнав Ж. Ж., 2007
Вязкость нематических жидких кристаллов, Беляев В. В., 2002
Калибровочная теория дислокаций и дисклинаций, Кадич А., Эделен Д., 1987
Элементы наследственной механики твёрдых тел, Работнов Ю. Н., 1977
Ползучесть элементов конструкций. — 2-е изд. стереотип., Работнов Ю. Н., 2014
Экспериментальная механика: В 2-х книгах (комплект из 2 книг), Кобаяси А., ред., 1990
Прочность пространственных элементов конструкций. Учебное пособие для втузов, Ионов В. Н., Огибалов П. М., 1972
Динамика разрушения деформируемого тела, Ионов В. Н., Селиванов В. В., 1987

http://knigoprovod.ru

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему