Расчет прочности изделий при воздействии механических нагрузок

Основы прочностного расчета изделий из пластмасс.

Расчет прочности изделий при воздействии механических нагрузок.

Особенности строения полимерных материалов обусловливают также ряд реологических явлений: релаксацию, механический гистерезис, последействие и течение, что отражается на деформативных свойствах пластических масс.

уч. OA- – упругая, восстанавливаемая деформация( линейная связь между e и s, подчиняющаяся закону Гука). Уч.АВ- высокоэластическая деформация. Если в т. B прекратить нагружение материала, то будет происходить релаксация напряжений (снижается напряжение от s₀ до s_¥.). При s=const на уч. B'В" будет происходить изменение деформации во времени (A'Е).Скорость деформации постепенно уменьшается на уч. A₀D до постоянного значения, характеризующего условия вязкого течения материала. Уч. DE соответствует вязкому течению материала при постоянном напряжении. За точкой E начинается участок упругого упрочнения ЕЕ' и происходит последующее разрушение. Т.о., общая деформация складывается из упругой (OA₀), высокоэластической (A₀A₀¢), течения (A₀'Е²)и упрочнения перед разрушением (E"E₁¢).Петля ОАВВ¢e₀¢ показывает работу, затраченную на потери внутри материала вследствие механического гистерезиса.

Высокомолекулярные материалы в зависимости от температуры меняют деформационные свойства(рис.). При Т_хр- упругие деформации. В интервале от Т_хр до T_с деформации складываются из упругих, высокоэластических и вязко-текучих. До Т_т –высокоэластические деф-ции. Ниже Т_т расплав течет. Предел текучести определяется образованием при растяжении образцов, характеризуемой напряжением вынужденной эластичности для стеклообразных материалов или напряжений рекристаллизации для полимеров, находящихся в кристаллическом состоянии.

Разрушающее напряжение связано со скоростью нагружения u :

 

 

Для полимерных материалов сущ-т ряд коэф-в, которые хар-т их усталостную прочность : где s_–1 – предел выносливости; s_в – предел прочности при статической нагрузке.

 

Также коэф-т отн-ой демпфирующей способности: , где q – работа демпфирования; E – модуль упругости; P – нагрузка.

Предел прочности зав-т от теплового движения. Приложенная к образцу нагрузка понижает внутреннюю энергию химических связей и способствует разрушению материала под действием теплового движения.

, ( при Т=соnst) где t₀ – постоянный коэффициент (10^–12 ¸ 10^–13 сек); u – энергия химических связей; g – стерический коэффициент; s – напряжение; k – постоянная Больцмана; T – абсолютная температура; t – время сопротивления образца (долговечность).