Концентрация микродефектов вблизи трещины разрушения…
1
УДК 22.251
Концентрация микродефектов
вблизи трещины разрушения в полимерах
и композитах на их основе
© А.А. Валишин
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Статья является продолжением предыдущих работ автора [1–3], в которых рас-
смотрено формирование зоны вынужденной эластичности перед фронтом тре-
щины разрушения в аморфных стеклообразных полимерах, кинетика разрушения
слабых узлов несущего молекулярного каркаса, образование и накопление локальных
микродефектов, названных дырками, их упругое взаимодействие. В настоящей
статье показано, что взаимодействие дырок вызывает появление вокруг каждой
дырки «атмосферы», состоящей из более мелких дырок, что фронт трещины яв-
ляется источником собственного упругого поля и дырки диффундируют навстре-
чу фронту трещины, а также рассчитаны диффузионные потоки дырок.
Ключевые слова:
микродефекты, трещина разрушения, полимеры, композиты.
Разрушение твердых тел, и в частности полимеров и композитов
на их основе, — это процесс накопления внутренних микроповре-
ждений до наступления некоторого критического состояния [1–8].
В структуре материала этот процесс локализован преимущественно
в местах возникновения очагов перенапряжений, где механическое
напряжение значительно больше, чем вдали от них. Такими очагами
в первую очередь являются микро- и макротрещины [9–12]. В темпе-
ратурном диапазоне между температурой хрупкости и температурой
квазихрупкости в линейных полимерах перед фронтом трещины под
влиянием высоких напряжений развивается вынужденная эластиче-
ская деформация и образуется зона вынужденной эластичности [1].
Локальные микроповреждения накапливаются в первую очередь
в этой зоне.
В работе [2] было показано, что при элементарном акте разрыва
в месте происшествия возникает локальная элементарная деформа-
ция типа расширения, а при элементарном акте рекомбинации —
элементарная деформация типа стягивания. Деформация локализова-
на в малом объеме около точки происшествия. По порядку величины
этот объем соответствует объему, занимаемому кинетической едини-
цей, участвовавшей в элементарном акте, т. е. объему одной или не-
скольких химических связей, если во флуктуационном элементарном
акте участвовало несколько кинетических единиц. В работах [2, 3]
показано, что элементарные акты разрушения, обусловленные актами
разрыва и рекомбинации химических связей несущего молекулярно-