, що залежать від природи полімеру. Константа У відображає ще температурну залежність довговічності:
? р=В о?-b е U/RT.
Відповідно до цього рівнянням lg? р лінійно зменшується з ростом lg? (рис. 24б). Достовірні залежності довговічності від напруги або температури для різних полімерів допомагають створити базу для прогнозування працездатності виробів і конструкцій з них. Лінійна залежність lg? р від? або від lg? дозволяє вести інтерполяцію, тобто визначення довговічності в межах експериментально дослідженого інтервалу напруг, а також екстраполяцію за його межами.
Динамічна втома (стомлення) полімеру - це зниження його міцності під дією багаторазових періодичних навантажень або деформацій, з чим доводиться часто стикатися в техніці та побуті. Наприклад, сумка з полівінілхлоридної плівки розтріскуючисьється за місцем згину, хоча інша частина її не має ознак руйнування. Гума амортизатора, подвергающаяся періодичним деформацій, руйнується набагато раніше, ніж в напруженому стані, але без динамічних навантажень.
Рис.24. Залежність довговічності від напруги для пластмас (а) і сітчастих еластомерів (б).
Існують два основних режиму навантаження полімерів при випробуванні на динамічну втома:? о=const і? ср=const (режим 1, аналогічний умовам досвіду по релаксації напруги) і? о=const і? ср=const (режим 2, аналогічний випробуванню на повзучість). При втомі по першому режиму знижується як? ср, так і амплітудне значення напруги? о. Одночасно розвивається і процес стомлення, що виявляється в зниженні міцності. Коли міцність виявиться рівною сумарному напрузі (? Ср +? О), відбудеться руйнування. Опір полімеру стомлення зручно характеризувати не часом до руйнування, а числом циклів деформації до руйнування N p. При випробуванні по другому режиму з часом збільшується як? ср, так і амплітудне значення деформації? о. Як і в першому режимі, при досягненні міцністю зразка величини заданого сумарного напруги відбувається руйнування. Число циклів деформації до руйнування є мірою динамічної витривалості.
Розглянемо поведінку пластмаси або жорсткої гуми в різних режимах стомлення. Щоб випробування пройшли в розумно короткий термін, задамо в режимі 1 досить велике значення амплітуди деформації? о. Оскільки пластмаса - жорсткий матеріал, і її модуль великий, то в зразку виникає значне напруження? о, що зумовить велику роботу деформації. Наближено можна вважати роботу деформації А =? о? о/2. Чим більше подводимая в кожному циклі робота, тим швидше в полімері йдуть структурні зміни, і розвивається процес його стомлення. Тому значення N p буде невелика, тобто зразок зруйнується швидко. У режимі 2 навіть при великому заданому значенні? про через велику модуля пружності пластмаси величина? про і робота деформації А в кожному циклі виявляться невеликими (зразок мало деформується), а значення N p буде великим.
При випробуванні динамічної витривалості м'якої гуми по режиму 1 задамо також велику амплітуду? о. Однак через менший модуля гуми, ніж у пластмаси, у зразку розвиваються невеликі напруги, в кожному циклі до нього підводиться невелика робота, і він довго не зруйнується. Зворотна картина має місце при випробуванні м'якої гуми по режиму 2. Задаємо велике? про і при малому значенні модуля гуми отримаємо велику? про і велику роботу А, подводимую в кожному циклі. Таким чином, пластмаси при циклічних навантаженнях краще працюють в режимі? о=const і швидше руйнуються в режимі? о=const, а гумові (низькомодульної) зразки більш довговічні при випробуванні в режимі постійної деформації (? о=const).
Зниження міцності при втомі обумовлено багатьма факторами, роль яких залежить від типу полімеру і умов випробування:
1. Механохімічна деструкція перенапружених макромолекул як наслідок мікронеоднорідності мікроструктури (тріщини і механічні включення, захлести і переплетення макромолекул).
2. У склоподібних і кристалічних полімерах - в результаті накопичення і розростання мікродефектів (дрібні тріщини або порожнечі, мікротріщини, що ослабляють поперечний переріз зразка).
. Процеси перегрупування надмолекулярних структур, орієнтації і рекристалізації, які необоротно змінюють розміри зразка, «розношується» його в процесі стомлення.
. Розігрів, що досягає в шині 100 о С при великих тепловиділеннях і утрудненості відводу тепла (влітку при швидкому русі автомобіля). Розігрів може наблизити пластмасу до області D=1, де є максимум механічних втрат, що може призвести до теплового руйнування зразка.
. Процеси окислення (старіння), що протікають при втомі в результаті підведення механічної енергії і саморазогрева зразка.
