1
УДК 539
Силовые упругие поля локальных микродефектов
в напряженных полимерах и композитах на их основе
© А.А. Валишин
1
, Т.С. Миронова
2
1
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
2
Московский государственный университет тонких химических технологий
им. М.В. Ломоносова, Москва, 119234, Россия
Статья посвящена описанию механизма упругого взаимодействия локальных микро-
дефектов, называемых дырками, которые образуются и накапливаются в зоне вы-
нужденной эластичности перед фронтом трещины разрушения в полимерах. Рассчи-
таны упругие поля дырок, их собственная упругая энергия, энергия взаимодействия
дырок и сила их парного взаимодействия. Показано, что взаимодействие дырок при-
водит к тому, что каждая дырка окружена скоплением более мелких дырок.
Ключевые слова:
упругие поля, локальные микротрещины, напряженные полимеры
и композиты.
Введение.
Разрушение твердых тел, в частности полимеров и
композитов на их основе, представляет собой процесс накопления
внутренних микроповреждений до некоторого критического состоя-
ния [1–7]. Этот процесс локализован преимущественно в слабых ме-
стах структуры материала, где возникают очаги перенапряжений, в
которых механическое напряжение значительно больше, чем вдали
от них. Такими очагами прежде всего являются микро- и макротре-
щины [8–10]. В температурном диапазоне между температурой хруп-
кости и температурой квазихрупкости в линейных полимерах перед
фронтом трещины под влияниям высоких напряжений развивается
вынужденная эластическая деформация и образуется зона вынуж-
денной эластичности. Локальные микроповреждения в первую оче-
редь накапливаются в этой зоне.
Локальные микродефекты упругих полимеров.
Как было по-
казано в работе [7], при элементарном акте разрыва в месте происше-
ствия возникает локальная элементарная деформация типа расшире-
ния, а при элементарном акте рекомбинации — элементарная дефор-
мация типа стягивания. Элементарная деформация локализована в
малом объеме
0
v
около точки происшествия. По порядку величины
объем
0
v
равен объему, занимаемому кинетической единицей, участ-
вовавшей в элементарном акте, т. е. объему одной или нескольких
химических связей, если флуктуационный элементарный акт был
групповой. Определим упругое состояние, возникающее вследствие
происшествия одного элементарного акта. Поместим начало коорди-
нат в точку происшествия и сделаем простейшее естественное пред-
