Реферат: Механические свойства конструкционных пластмасс

ПолимерТ_хр , ⁰ С Т_с ⁰ С

Полистирол90100

Полиметилметакрилат10110

Поливинилхлорид-9081

Полипропиленот -10 до -20-30

ПВС -86

Прочность полимеров повышается с понижением температуры. Наибольшая термостойкость, т.е. способность сохранять прочность при повышенных температурах, характерна для стеклопластиков и полимерных материалов с минеральными наполнителями.

1.2 Зависимость прочности полимеров от скорости нагружения

Прочность полимерных материалов с ростом скорости нагружения растет. Журков вывел уравнение:

σ_в = ln(A-α)/α+ ½ lnv,

где σ_в – разрушающее напряжение (прочность);

А и α – постоянные эмпирические коэффициенты;

v – скорость нагружения.

Это уравнение справедливо только для пластмасс. В отличие от них у эластомеров при больших скоростях деформации предел прочности снижается.

1.3 Усталостные свойства пластмасс

При действии периодической нагрузки малой величины, не приводящей к разрушению материала, основным фактором является величина внутреннего трения, обусловливающего рассеяние энергии (механический гистерезис). Сдвиг по фазе между напряжением и деформацией учитывается динамическим модулем. Он зависит как от структуры пластмассы, так и от скорости нагружения. Так, для полистирола при скорости нагружения 0,002 м/c динамический модуль равен 4 МПа, а при 0,06 м/с – 3,4 МПа. При этих же скоростях нагружения динамический модуль для ПММА равняется соответственно: 4,8 и 3 МПа, для ПЭНП – 0,3 и 0,29 МПа.

На усталостные свойства пластмасс влияют температура, влажность, агрессивность среды, вид периодически повторяющегося переменного напряженного состояния, частота колебаний, форма и размеры изделия.

Предельное значение усталостных напряжений, ниже которого разрушение не происходит, называется пределом выносливости (σ_-1 ). Он существует только для чистых полимеров. Наполненные полимерные материалы не имеют истинного предела выносливости (или он очень низок). Поэтому для них за предел выносливости принимают разрушающее напряжение, соответствующее 10⁷ – 10⁸ циклов.

Стойкость к усталости характеризуется коэффициентом усталости:

К = σ_-1 ·100 / σ_в , %,

где σ_в – предел прочности при статической нагрузке.

Коэффициент усталости равен 0,717 для ПВХ, 0,715 для полистирола, 0,142 для полиэтилена низкой плотности.

При переменных и ударных нагрузках долговечность изделий зависит от демпфирующей способности применяемых материалов. Пластмассы имеют более высокую демпфирующую способность, чем металлы.

Коэффициент относительной демпфирующей способности может быть рассчитан по формуле:

η_д = 2·Θ·Е·100 / Р² ,

где Θ – работа демпфирования;

Е – модуль упругости;

Р – нагрузка.

Коэффициент демпфирующей способности равен: для эбонита – 4; для стали – 0,2; для текстолита – 11; для фибры – 21,5. Наполнители повышают демпфирующую способность.

По Журкову предел прочности определяется не только механическим напряжением, но и тепловым движением. Приложенная нагрузка снижает внутреннюю энергию химических связей и способствует разрушению материала под действием теплового движения.

Время сопротивления материала нагружению (или долговечность):