Determinarea rezistenței mecanice a dielectricilor solizi - studopediya

C o m p e b a s t -oznakomitsya o metodă de determinare a limitei de rezistență mecanică la dielectrici pauză exemplu izolare pastă de hârtie; analizeze caracteristicile comunicării menționat la grosimea și densitatea polimerului natural (cablu și hârtie condensator); examinarea efectului materiei prime și caracteristicile ciclului de fabricație a materialului pentru parametrii de rezistență.

La selectarea unui material dur pentru fabricarea izolației electrice sau alte dispozitive electrice trebuie să completeze înțelegerea nu numai proprietățile electrice ale dielectric, dar, de asemenea, gama largă de caracteristicile sale fizice, în special rezistența mecanică.

Rezistența mecanică - a corpului de proprietate, caracterizat prin capacitatea de a rezista degradării cauzate de forțele mecanice. Pentru evaluarea cantitativă a mai multor caracteristici sale introduse. O astfel de caracteristică este valoarea stresului în ce condiții are loc distrugerea eșantionului de date. Această cantitate se numește rezistența la tracțiune sau stres de rupere. Ruperea stresul poate fi determinat la diferite tipuri de deformare: tracțiune, compresiune, încovoiere, etc. (definesc respectiv rezistența la tracțiune, comprimare și altele asemenea). Stresul mecanic este raportul dintre forța deformatoare aplicată epruvetă, cu suprafața formei secțiunii transversale: # 963; = F / S.

Amplitudinea de rupere de stres, pe lângă proprietățile materialului depinde de temperatura și timpul de acțiune a forței deformatoare, viteza de deformare, mărimea și configurația materialului probei de testat. Prin urmare, atunci când se compară rezistența diferitelor materiale de rupere stres valorile necesare pentru a face definiția acestei cantități în aceleași condiții. O a doua caracteristică mecanică a materialului este tulpina maximă, crescând decalajul de timp - deformarea maximă relativă. deformarea relativă este raportul dintre cantitatea de deformare la lungimea inițială a eșantionului, exprimat în procente: # 916; l / l0. Acest parametru depinde de rata de tipul și tulpina, temperatura și structura materialului.

Când testarea materialelor de tracțiune (sau compresiune) se realizează curba de deformare de construcție care reprezintă dependența încordarea deformarea relativă (Figura 22).

Figura 22. Simplificat Curba de deformare mecanică solidă

Curba Deformarea are mai multe domenii specifice:

1. Uchastokuprugoy deformare. pe care există o deformare reversibilă a materialului, crescând liniar sub acțiunea sarcinii exterioare și supunându-legea lui Hooke;

2. Uchastokplasticheskoy deformare (sau debit) în care, sub acțiunea unei ușoară creștere a tulpinii are loc cea mai mare valoare din plastic observabil (ireversibil) stres deformare la care o porțiune de curgere se numește limita plasticitate a materialului (sPL);

3. Parcelă PreScission deformare, urmată de distrugerea integrității materialului. Valoarea maximă de stres a probei la care are loc ruptura se face referire la rezistența la tracțiune (SPR).

Curba formă și forma concretă de deformare este determinată de proprietățile mecanice ale diferitelor materiale. Deoarece panta înclinației porțiunii de deformare elastică (1) depinde de valorile modulului de elasticitate (modulul Young). Cu cât modulul, cu atât mai mare tensiunea necesară pentru a crea materialul pentru a atinge aceleași valori ale deformațiilor. Materialele în care solicitări mecanice ridicate provoacă o deformare ușoară elastic se numește rigid. Exemple de materiale rigide, pot servi drept structură cristalină a substanțelor - metale, sticlă, ceramică, anumite tipuri de polimeri și dr.Naoborot dacă tensiunile mici cauzează magnitudine semnificativă de deformare a probei, cum ar fi un material elastic. iar când elongație atinge valori foarte mari (până la de mai multe ori) - elastice (Figura 23).

Figura 23. Curbele de deformare pentru greu (1), elastică (2) și un elastomer (3) Material

În porțiunea de material plastic deformare rigid (2) este fie slab exprimate sau absent (pentru materiale fragile). Materialele în care există o deformare plastică semnificative atunci când nu sarcini mecanice mari, numite maleabil (sau moale). Astfel de materiale includ structura amorfă a substanței: este anumite metale (plumb, etc.), mulți polimeri. porțiunea de fractură (3) are o rearanjare structurală a materialului sub solicitări mecanice foarte mari, pot apărea chiar și un material de întărire.

Proprietățile mecanice ale dielectricilor organice solide (în special polimeri) sunt determinate de natura chimică a moleculelor de substanță, tăria legăturilor chimice în puterea lor și interacțiunea intermoleculară de molecule cu altele. La ruptura de polimeri rigizi, deformarea relativă este mai mică de un procent și cauciucată în timpul dezvoltării deformațiilor din polimer cu lanț flexibil - până la câteva sute la sută. Macromoleculele celuloza sunt poluzhestkotsepnym.

Pentru a evalua rezistența la tracțiune a materialului calculat rezistența teoretică. Rezistența mecanică a polimerului, determinată experimental ca tensiune, provocând distrugerea eșantionului, de multe ori mai mici decât limita sa teoretică. Această diferență se datorează prezenței în structura polimerului a defectelor reale asociate cu tehnologia de producție materiale și defecte apărute ca urmare a fabricației și epruvetă în timpul testului propriu-zis. defecte de suprafață apar cel mai frecvent la prepararea probelor. Acestea sunt cele mai periculoase. Motivul pentru reducerea rezistenței probei nu este faptul că defectul reduce efectiv secțiune transversală (defect de obicei incomensurabil mici în comparație cu grosimea probei), și prin aceea că partea superioară a defectului concentrat supratensiunii intern suplimentar. Defectul este vertex mai acută, concentrația mai mare a tensiunilor. În acest caz, sub influența defect excesul de stres este în măsură să crească din cauza ruperii legăturilor intermoleculare.

Fine model, mai mică suprafața, prin urmare, mai puțin probabilitatea de a găsi un defect în acesta. Prin urmare, o mai mare stres decât pentru probele groase necesare pentru a rupe probe subțiri. Cu toate acestea, în probele subțiri expansiune valorile rezistenței de distribuție a curbei (scatter). Acest lucru se datorează faptului că, chiar și un mic defect în proba subțire poate fi mai periculoasă decât în ​​mari și semnificativ reduce puterea.

Deformând proba, însumăm să o energie mecanică, care este stocată în material ca energie elastic. Dacă această energie este suficientă pentru a rupe proba, apoi cele mai periculoase micro-defecte încep să apară fisuri care se extinde apoi, împărțirea probei în părți. Acesta este principalul, sau, cum se spune, fisura principală.

În procesul de creștere a fisurii de energie stocată în eșantionul petrecut în două direcții. În primul rând, se duce la formarea unei noi suprafețe. În al doilea rând, energia cheltuită în mișcare diferitele procese ale elementelor structurale asupra mișcării calea fisurii. Mișcarea elementelor structurale cauzează disipare a energiei datorită frecării interne și mutați-l în căldură. Cel mai simplu caz este distrugerea completă a absenței disipare a energiei, atunci când toată energia stocată a probei se duce la formarea unei noi suprafețe.

Teoria distrugerii materialelor în care energia fracturii este doar formarea unei noi suprafață se numește teoria lui Griffith. Este cunoscut faptul că cel mai puțin tulpina, ceea ce duce la distrugerea observată în polimer atunci când trece dintr-o stare fragilă sticloasă. În această stare, mișcarea elementelor structurale sunt cele mai mici, și, în consecință, energia disipată minimă și sub formă de căldură. Prin urmare, teoria lui Griffith adesea numită teoria ruperii casante.

Conform cu teoria ruperii casante rezistență la tracțiune

tensiune (compresie) poate fi calculată ca:

unde # 945; - energia specifică a suprafeței care a avut loc la rupere;

E - modulul de elasticitate (modulul lui Young); L0 - lungime microdefect.

Această formulă descrie în mod corect numărul de modele, în special influența adâncimii defectului (sau special făcute tăiate) pentru durabilitate.

O structură supramoleculară complexă a polimerilor organici conduce la existența microdefectele severitate variabile care sunt distribuite în mod aleatoriu peste volumul materialului. Astfel, diferite materiale caracterizate prin mecanisme diferite de formare a fisurilor.