Вплив структури на динамічне руйнування оптичночутливих полімерів - Автореферат

Оптична активність поліметилметакрилату (ПММА) та епоксидних діанових смол (ЕД-16, ЕД-20) відкриває можливості застосування поляризаційно-оптичного (ПО) методу для вивчення закономірностей їх руйнування. Проте важливим та актуальним є проведення досліджень структури, релаксаційних властивостей і їх впливу на процеси динамічного руйнування в оптичночутливих полімерах, які широко використовуються в машинобудуванні як елементи деталей та їх конструкцій. Метою даної роботи було визначення впливу структури та релаксаційних переходів на характеристики втомного та динамічного руйнування ПММА та епоксидних полімерів на основі олігомерів ЕД-16, ЕД-20, вивчення впливу на структуру, та механічні властивості зовнішніх магнітних полів. Для досягнення поставленої мети в процесі дослідження були поставлені такі завдання: • Вивчити вплив структури та релаксаційних процесів в ПММА і епоксидних полімерах на основі олігомерів ЕД-16, ЕД-20 на їх міцність при статичних та динамічних навантаженнях. Для дослідження впливу структури на процес динамічного руйнування були використані: поляризаційно-оптичний метод дослідження динамічних напружень; методи рентгеноструктурного та фрактографічного аналізу (встановлення мікроструктурних особливостей поверхні руйнування); методи оберненого маятника і вимушених резонансних коливань (визначення механічних, динамічних та релаксаційних властивостей).У вступі подано основні характеристики роботи: розкрито сутність і стан вивчення наукової проблеми, обґрунтовано доцільність проведення досліджень та актуальність теми дисертації, сформульовано її мету, відзначено новизну отриманих результатів та їх практичне значення, наведено дані про апробацію результатів і публікації, що відображають зміст роботи, і визначено особистий внесок здобувача у публікаціях. Напруження розриву sp при розтязі дорівнює: sp = sp(0) (1 ep)2m де sp(0) і sp - розривні напруження, розраховані на початковий поперечний переріз та поперечний переріз зразка на лінії розриву; ер - деформація розриву при розтязі; m - коефіцієнт Пуассона (для ПММА m = 0,36). Порівняння механічних втрат при релаксаційних процесах, які спостерігаються при динамічних випробуваннях (періодичні деформації) із максимумами міцності при випробуваннях на розривній машині коректні в областях крихкого і квазікрихкого руйнування, де розривні деформації малі і мають один порядок величини з амплітудами деформацій при динамічних випробуваннях. При випробуваннях на розривній машині в області a - релаксації розрив відбувається за умов великих відносних деформацій зразка, отже у високоорієнтованому стані полімеру. Для дослідження впливу амплітудночасових параметрів імпульсу розтягу ?(t) на процес тріщиноутворення необхідно реєструвати ?(t) безпосередньо у зразка, перед початком дії навантаження на тріщину.Вперше проведено систематичні дослідження процесів руйнування та їх зв‘язок з релаксаційними процесами в оптичночутливих полімерах (на прикладі епоксидних полімерів та ПММА). Показано, що в області a - релаксації процес руйнування відбувається, головним чином, через розрив хімічних звязків в ланцюгах у високоорієнтованому стані. Показано, що основним процесом руйнування ПММА є термофлуктуаційний розрив хімічних звязків. При різних значеннях напруженості однорідного постійного магнітного поля (ПМП) орієнтація має різний напрям відносно силових ліній магнітного поля, що можна пояснити залежністю геометричної форми молекулярних структур від напруженості поля. Методика дозволяє знаходити навантаження при динамічному напруженні ?с, напругу, діючу на береги тріщини в момент початку її старту, визначати динамічний коефіцієнт інтенсивності напружень у вершині рухомої тріщини.

Основний зміст роботи

1. Вперше проведено систематичні дослідження процесів руйнування та їх зв‘язок з релаксаційними процесами в оптичночутливих полімерах (на прикладі епоксидних полімерів та ПММА).

2. Встановлено, що деформація розриву ер в склоподібному стані становить 2 - 5%, а у високоеластичному - 25 - 28%. У квазікрихкому стані ер зростає до 15%. Показано, що в області a - релаксації процес руйнування відбувається, головним чином, через розрив хімічних звязків в ланцюгах у високоорієнтованому стані.

3. Показано, що основним процесом руйнування ПММА є термофлуктуаційний розрив хімічних звязків. Процеси руйнування носять релаксаційний характер. В областях крихкого та квазікрихкого руйнування температурні максимуми міцності відповідають максимам релаксаційних переходів.

4. Показано, що епоксидний полімер, затверджений в постійному магнітному полі, стає анізотропним не тільки по відношенню до пружних, але й до оптичних та електричних характеристик. Орієнтація макромолекул зростає зі збільшенням часу обробки. При різних значеннях напруженості однорідного постійного магнітного поля (ПМП) орієнтація має різний напрям відносно силових ліній магнітного поля, що можна пояснити залежністю геометричної форми молекулярних структур від напруженості поля.

5. Розроблена методика визначення параметрів, що характеризують процес руйнування. Методика дозволяє знаходити навантаження при динамічному напруженні ?с, напругу, діючу на береги тріщини в момент початку її старту, визначати динамічний коефіцієнт інтенсивності напружень у вершині рухомої тріщини. Отримано аналітичні вирази для кількісного аналізу пружено-деформованого стану енергетичних потоків у пластині поблизу вершини тріщини при імпульсному навантажені. Запропоновано модель формування зони підвищених напружень і зони розвантаження в пластинах із оптичночутливих полімерів.

6. Встановлено, що критичне значення величини напружень розтягу мікродефекту зменшується пропорційно швидкості навантаження. Це свідчить про ідентичність механізмів розвитку процесів руйнування на мікро - та макрорівнях.

Шут М.І., Зазимко Н.М. Структурні особливості руйнування епоксидних полімерів при динамічному навантаженні // Вісник Київського університету: Серія: фізико-математичні науки. - К. 2004. - Випуск 4. - С. 542-546.

Особистий внесок дисертанта в дану роботу - участь в розробленні експериментальної установки, проведення експериментальних досліджень та обробці експериментальних даних.

Зазимко Н.М., Шут М.І. Аналіз потоків енергії поблизу вершини тріщини при імпульсному навантаженні полімерних пластин // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. Наукові записки Рівненського державного гуманітарного університету: Рівне: РДГУ, 2004. - Випуск 10. - С. 54-56.

Дисертанту належить організація та проведення експериментальних досліджень, обробка та аналіз отриманих даних.

Малежик М.П., Зазимко Н.М. Визначення динамічних напружень за допомогою одноканального лазерного поляриметра // Наукові вісті НТУУ «КПІ». - 2004. - №5. - С. 87-91.

Внесок дисертанта - в отриманні експериментальних даних та узагальнення їх результатів.

Шут М.І., Зазимко Н.М. Дослідження процесу зрушення і поширення магістральної тріщини // Наукові записки НПУ імені М.П. Драгоманова. Фізико-математичні науки. К. - 2001. - №2. - С. 3-8.

Внесок дисертанта - участь у обробці результатів та аналізі літературних даних і підготовці публікації.

Зазимко Н.М., Шут М. І. Мікроструктура поверхні руйнування поліметилметакрилату при зміні параметрів імпульсу навантаження // Наукові записки НПУ імені М.П. Драгоманова. Фізико-математичні науки. - Київ: НПУ імені М.П. Драгоманова, 2002. - №3. - С. 5-11.

Дисертанту належить організація та проведення експериментальних досліджень, обробка та аналіз отриманих даних.

Зазимко Н.М., Шут М.І. Структурні особливості тверднення епоксидного полімеру в постійному магнітному полі // Наукові записки НПУ імені М.П. Драгоманова. Фізико-математичні науки. - Київ: НПУ імені М.П. Драгоманова, 2003. - №4. - С. 3-8.

Особистий внесок дисертанта - проведення експериментальних досліджень, розроблення компютерного прикладного програмного забезпечення для обробки та аналізу отриманих експериментальних даних.

Зазимко Н.М. Вивчення мікроструктури поверхні руйнування поліметилметакрилату при зміні амплітудо-часових параметрів імпульсу навантаження // Вісник Полтавського державного педагогічного університету імені В.Г. Короленка. Збірник наукових праць: Серія «Фізико-математичні науки». - Полтава, 2002. - Випуск 1 (22). - С. 63-67.

Дисертанту належить організація та проведення експериментальних досліджень, обробка та аналіз отриманих даних.

Зазимко Н.М. Релаксаційні переходи і міцність поліметилметакрилату. // Вісник Полтавського державного педагогічного університету імені В.Г. Короленка. Зб. наукових праць: Серія «Фізико-математичні науки». - Полтава, 2003. - Випуск 6 (33). - С. 19 - 27.

Внесок дисертанта - в отриманні експериментальних даних та узагальнення їх результатів та аналізі літературних даних і підготовці публікації.

Дослідження дії однорідного магнітного поля на структуру і властивості епоксидних полімерів Шут М.І., Зазимко Н.М., Малежик М.П., Січкар Т.Г. // Матеріали VI Всеукраїнської конференції «Фундаментальна та професійна підготовка вчителів фізики». Миколаїв. -2001. - С. 276-283.

Зазимко Н.М. Руйнування епоксидних полімерів при імпульсному навантаженні // V Української конференції молодих вчених з високомолекулярних сполук, 20 - 21 травня, Київ, 2003. - С. 57.

Шут М.І., Зазимко Н.М., Січкар Т.Г. Фізико-механічні властивості епоксидних полімерів, затверджених в постійному магнітному полі. // 2 Міжнародна науково-технічна конференція «Композиційні матеріали», 5 - 6 липня 2001 року: Зб. праць - Київ: НТУУ «КПІ». -2001. - С. 131.

Зазимко Н.М., Шут М.І. Фотопружний аналіз енергії утворення вільної поверхні при руйнуванні полімерів. // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції «Структурна релаксація у твердих тілах». Вінниця: ДОВ Вінниця. - 2003. - С. 198-199.

Зазимко Н.М., Січкар Т.Г. Мікроструктура поверхні руйнування твердих полімерів при зміні амплітудночасових параметрів імпульсу навантаження. // Матеріали VII Всеукраїнської наукової конференції «Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики». - К.: НПУ, 2002. С. 96.

Шут М.І., Зазимко Н.М. Дослідження процесу зрушення і поширення магістральної тріщини від амплітудночасових параметрів імпульсу розтягу // V Всеукраїнської наукової конференції «Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики». - К.: НПУ, 2000. - С. 136.

Зазимко Н.М., Шут М.І. Структурні фактори, що визначають процес динамічного руйнування в епоксидних полімерах // Х Українська конференція з високомолекулярних сполук, 12 - 14 жовтня Київ. - 2004. - С. 206.

Размещено на .ru