Определение кислотного числа. Получение эпоксидной смолы на основе дифенилпропана и резорцина. Химический анализ стирола бромид-броматным методом, страница 22

Прочность и пластмасс при статических и динамических нагрузках (определение ударной вязкости и разрушающего напряжения при изгибе)

                                                   Студент:                  Шамордина Н. В.

                                          Руководители:                  Ржехина Е. К.

Санкт-Петербург

2002

Введение: по ряду свойств, и в том числе по механическим свойствам, полимерные материалы занимают промежуточное положение между твёрдыми телами и жидкостями. Твёрдые тела обладают повышенной прочностью, жёсткостью, характеризуются малыми обратимыми упругими деформациями. Жидкости способны к любым по величине необратимым вязким, пластическим деформациям; при этом прочность практически отсутствует.

Полимеры сочетают свойства и тех и других тел. В зависимости от строения полимера в его свойствах могут преобладать характеристики либо твёрдого, либо жидкого тела. Пластмассы в целом относятся к упруговязким материалам. Они достаточно прочны и в то же время способны к значительным как упругим, так и пластическим деформациям. Прочность при сжатии, растяжении и изгибе, а также величина деформации, которую испытывает образец под действием приложенной нагрузки, во многом определяют область практического применения полимерного материала.

Под механической прочностью понимают свойство тел противостоять разрушению, происходящему в результате действия внешних сил. Внешнее воздействие на тело определяет величину возникающего в нём напряжения.

Основными характеристиками прочности полимерных материалов являются разрушающие напряжения (при сжатии, растяжении, изгибе) и пределы текучести. При воздействии на материал усилия, он деформируется, т.е. изменяет размеры и геометрическую форму. В свою очередь, деформации делятся на упругие (описывается законом Гука и полностью восстанавливается при снятии нагрузки), высокоэластические (появляются при увеличении нагрузки, при этом происходит быстрое перемещение участков цепей макромолекул под действием силы, для них характерно медленное восстановление) и необратимые пластические.

Для хрупких материалов преобладающей является упругая составляющая, они сохраняют упругие свойства (прямая линия на диаграмме напряжение – деформация) почти до момента разрушения. Эластичные полимерные материалы перед разрушением испытывают значительные деформации. Прочностные и деформационные свойства пластмасс устанавливают с помощью механических испытаний, при этом нагрузки на полимер могут быть статическими (плавное, медленное изменение нагрузки на образец, скорость возрастания такова, что полимер постоянно находится в равновесном состоянии – успевает отрелаксировать, приспособиться к изменившемся условиям) или динамическими (когда внешнее воздействие изменяется по величине или по знаку и импульс воздействия меньше времени релаксации).

 

Зависимость деформации полимерного образца от приложенного усилия

а – хрупкий материал; б – эластичный материал

В данной работе мы определяли ударную вязкость (прочность) на маятниковом копре (образец закреплён на двух опорах) и на приборе «Дистант» (консольное закрепление образца) – динамическая прочностная характеристика и разрушающее напряжение при изгибе, для получения которой материал нагружался в статических условиях.

После проведения испытаний для получения искомых характеристик, мы использовали следующие зависимости:

Ударная вязкость (кДж/м²)

    где: А – работа деформации, кгс (по шкале прибора); F – площадь сечения, см².

     Разрушающее напряжение при изгибе (МПа)

 

    где: P – приложенное усилие, Н; l – расстояние между опорами; b – ширина образца; h – толщина образца, м.

Образец	Ударная вязкость (табл), кДж / м2	Ударная вязкость на приборе копёр, кДж / м2	Ударная вязкость на приборе дистант, кДж / м2	Разрушающее напряжение при изгибе (табл), МПа	Разрушающее напряжение при изгибе (опытн), МПа
АБС	50 – 87	71	85	80 – 100	89
АБС наполненный		64	69		64
ПС	12 – 20	14	12	55 – 70	60
УПС	55 - 60	Образец не сломался		40 – 50	55