Атомно-молекулярная теория прочности, развитая для идеальных кристаллических решеток и усовершенствованная применительно к реальным решеткам с учетом дислокаций; дает необходимые основания на существование надежных корреляционных связей неразрушающих параметров с разрушающими для реальных твердых тел. Наиболее чувствительным к структуре адеструктив-ным параметром является динамический модуль сдвига, поэтому при неразрушающих испытаниях надо стремиться к исключению деформаций объема тела, т.е. по возможности создавать условия чистого сдвига.

Кинетическая концепция прочности и деформативности подтверждает, что так называемая предельная прочность материала не является его инвариантной характеристикой структуры, так как она зависит от условий испытания и времени приложения нагрузки. Следовательно, для оценки существующей структурной ситуации в материале лучше базироваться на неразрушающем измерении упругих параметров, так как при малых внешних усилиях и времени нагружения практически исключаются необратимые деформации и реальное тело ведет себя как истинно упругое.

(далее...)

Тесно контактирует с этим направлением новая наука - стереология, позволяющая весьма успешно оценивать количество макроконтактов в единице объема гетерофазного материала, которое обеспечивает устойчивость и силы связи суперструктуры.

Если исходить из формализма теории линейной вязкоупругости и представить реологическую модель любого твердого тела в виде, например, обобщенной модели Кельвина, то при использовании низкочастотных возбуждений, соответствующих элементам модели с наибольшими временами релаксации, есть основания предполагать, что остальные элементы также успеют сделать свой вклад в общую картину  деформации  тела и, таким  образом, как-то проявят себя. Естественно, что при этом идентифицирование структурного вязкоупругого низкочастотного параметра и его корреляция с различными уровнями структур (молекулярный, надмолекулярный и т.д.) исключатся из рассмотрения.

(далее...)

Таким образом, при изучении гомогенных изотропных материалов для получения более полной информации об их структуре следует отдавать предпочтение сдвиговым измерительным деформациям. В настоящее время в материаловедении не существует достаточно тесной связи между теоретическими и экспериментальными исследованиями, единой структурно-функциональной теории, связывающей дискретный (микроструктура) и непрерывный (макросвойства) аспекты в изучении даже классических полимерных тел, нет.

При изучении релаксационных механизмов в полимерах прямыми физическими методами (ИКС, рентгеноскопия, ЭПР, ЯМР и др.) можно только догадываться (и лишь иногда утверждать) о вкладе каждой из структур в общую картину свойств полимера. Для такого адекватного суждения необходимо опираться на какие-либо рабочие гипотезы относительно реологической модели полимера. Из-за отсутствия единой теории исследователи пользуются различными суждениями о влиянии того или иного структурного механизма на физико-механические свойства полимера как сплошной среды.

(далее...)

Крупнейший специалист в области исследования полимеров Л. Трилор писал: Возможность применения концепции распределения времен релаксации ограничивается рядом соображений, которые приводятся ниже. Во-первых, вопрос о том, можно или нельзя любой данный материал охарактеризовать таким образом, является вопросом, который должен быть решен, исходя из физических, а не из чисто математических оснований, т.е. или на основе эксперимента, или на основе знания структуры вещества. Во-вторых, функция распределения, если она существует, может быть различной для различных видов деформаций, т.е. для деформаций растяжения или сдвига. В-третьих, она подразумевает, что никакие структурные изменения, такие, как кристаллизация, не входят в любой из рассматриваемых процессов. Наконец, предполагается, что материал обладает линейной зависимостью между напряжением и мгновенно возникающими деформациями (Физика упругости каучука. М., 1953, с. 202-212).

Постановка задачи по неразрушающим исследованиям материалов на базе целлюлозы и древесины.

(далее...)

Следует особо отмстить, что излишнее увлечение реологическими исследованиями не всегда оправдано, так как возможности феноменологического описания механического поведения с помощью времен релаксации или запаздывания совершенно не предопределяют утверждения того, что эти спектры действительно необходимы и что именно они отражают физическую сущность процессов, происходящих при механических воздействиях.

(далее...)

Как показано во многих работах, даже упрощенные реологические модели могут быть успешно использованы для качественного рассмотрения поведения древесных материалов, исследования различных технологических процессов и для количественных расчетов процессов переработки полимеров.

(далее...)

При других типах деформаций, сопровождающихся изменением и формы и объема материала, их физический анализ становится более сложным. Как будет показано далее, первый тип деформаций оказывается во многих отношениях предпочтительнее.

При гармонических процессах из эксперимента определяются действительные мнимые части комплексных модулей в и параметры реологических уравнений (времена релаксации и запаздывания, тангенс угла   механических потерь и др.)

(далее...)

Это обусловливается проведением большого количества опытов со многими идентичными образцами, приготовление которых особенно затруднительно для анизотропных древесных материалов. Кинетический режим нагружения относится к опытам по исследованию ползучести и релаксации напряжений, когда образец подвергается статическому нагружению. В опытах на ползучесть поддерживается постоянная нагрузка, а при исследовании релаксации напряжений - постоянная скорость деформации образцов.

Динамический режим нагружения позволяет использовать очень малые деформации и дает возможность производить многократные испытания на одних и тех же образцах без нарушения их структуры. Кроме того, если тело подвергается действию синусоидально изменяющегося напряжения, то математическая обработка полученных результатов осуществляется более быстрыми и простыми путями, особенно для вязкоупругого поведения. В последнее время именно динамические методы получили особое развитие в связи с исследованиями строения вещества методами физической и молекулярной акустики.

(далее...)

Кроме двух элементов, характеризующих упругость (пружина) и вязкость (поршень), существует еще один реологический элемент- сухое трение (груз, покоящийся на подставке), описывающий пластическое тело Сен-Венана. Сдвиг груза по подставке может произойти только при условии, когда внешняя сила достигнет некоторого критического значения. Следует подчеркнуть, что присутствие в реологической модели тела элемента Сен-Венана резко затрудняет математические расчеты и поэтому этот элемент часто заменяют эквивалентным трением, пропорциональным скорости. Как правило, такое постоянное или кулононское трение при решении задач реологии в пределах линейной вязко упругости не рассматривается.

Приведенные три элемента могут соединяться между собой параллельно или последовательно, образуя целое семейство различных реологических тел с соответствующими реологическими уравнениями, позволяющими прогнозировать поведение материала в различных технологических процессах (резание, волочение, диспергирование, штамповка и т.д.).

(далее...)

Реология решает свои задачи с учетом того обстоятельства, что в реальных телах могут проявляться как свойства, присущие идеально твердому телу, так и свойства, характеризующие идеально вязкую жидкость. Соответствующие реологические уравнения для реальных тел позволяют научно подходить ко многим технологическим вопросам, связанным с переработкой данного материала и его использованием в качестве конструкционного элемента. Основное предположение реологии сводится к тому, что для каждого материала реологическое уравнение состояния устанавливает связь между напряжениями, деформациями и их производными по времени. Последнее обстоятельство является главным отличием реологии от теории упругости, которая исключает из рассмотрения временной фактор. В реальных телах существуют два основных типа аномалий: 1) аномалии напряжений, когда деформация или скорость деформации могут не быть прямо пропорциональными напряжению, а зависят от него более сложным образом; 2) временные аномалии, когда напряжение может зависеть одновременно и от деформации и от ее скорости. Если наблюдаются только последние (временные) аномалии, то имеет место линейное вязко-упругое поведение материала; в этом случае экспериментально полученное отношение напряжения к деформации является функцией только времени, а не величины напряжения.

(далее...)

В так называемом днлатонном механизме разрушения нормальным дефектам отводится роль катализаторов процесса разрушения, поскольку вблизи них условия возникновения критического значительно мягче, чем в остальном объеме кристалла. Машинный эксперимент также показал, что возможно и бездефектное термофлуктуацнонное разрушение.

Таким образом, учет нелинейных эффектов межатомного взаимодействия позволяет глубже понять механизм разрушения и окончательно выяснить вопрос о роли механических концентраторов и термофлуктуационного фактора в разрушении твердых тел.

В заключение отмстим, что дилатонный механизм вскрыт недавно, количественные зависимости получены лишь для одномерного идеального кристалла и он пока что весьма далек от его использования для гетерофазных материалов.

(далее...)

Одно из главных объяснений неравномерности пластических деформаций материалов как раз и заключается в том, что время релаксации неодинаково для всех атомов и, следовательно, вероятности  перехода  под действием внешней силы неодинаковы по сечению и отдельным микрообъемам образца.

Итак, неравнозначность потенциальных барьеров определяет широкий спектр времен релаксации и, следовательно, временные факторы в материалах, обусловленные подвижностью атомов, позволяют говорить о вязкости материала независимо от его консистенции. Таким образом, механическая прочность твердого тела это такое свойство, которое в основе своей имеет не чисто механическую природу, определяемую только силовым взаимодействием атомов, а кинетическую природу, обусловленную закономерностями их теплового движения.

(далее...)

Теперь проследим характер изменения свойств тела в зависимости от и - величины потенциального барьера. Если, то атомы могут свободно перемещаться в теле и это явление соответствует броуновскому движению молекул газа. Если потенциальные барьеры отличны от нуля, но малы, то такое состояние тела соответствует жидкому. Оно характеризуется достаточно высокой подвижностью атомов, хотя в структуре наблюдаются уже признаки определенного порядка, который по Я. И. Френкелю называется ближним порядком.

(далее...)

Указанные эмпирические закономерности позволили С. Н. Журкову в противоположность критической концепции Гриффитса сформулировать следующие представления о физических особенностях процесса разрушения материалов. Разрушение - это кинетический процесс, скорость которого существенно зависит от энергии тепловых флуктуации и время - фундаментальная характеристика разрушения. В некоторых случаях зависимость  не соблюдается даже при комнатных температурах и предлагается, например, более общая зависимость

где предэкспоненциальный множитель, который уточняется экспериментальным путем.

(далее...)