- •Тема 2 осьове розтягання та стикання
- •2.1. Визначення поздовжньої сили
- •2.2. Нормальні напруження при осьовому розтяганні та стисканні
- •2.3. Деформації при осьовому розтяганні та стисканні. Закон Гука
- •2.4. Випробування матеріалів. Механічні характеристики матеріалів
- •2.5. Діаграма стискання. Особливості руйнування матеріалів при стисканні
- •2.6. Механічні характеристики пластмас
- •Таблиця 2.3
- •2.7. Вплив температури, радіоактивного опромінення та термообробки на механічні властивості матеріалів
- •2.8. Вплив швидкості деформації на механічні характеристики матеріалів. Поняття про тривалу міцність. Повзучість, релаксація і старіння
- •Таблиця 2.5
- •2.9. Потенціальна енергія деформації при осьовому розтяганні і стисканні
- •2.10. Повна робота, яка витрачається на розрив зразка
- •2.11. Допустимі напруження. Умови міцності і жорсткості при осьовому розтяганні та стисканні
- •2.12. Статично невизначувані задачі при осьовому розтяганні та стисканні
- •2.13. Вплив неточностей виготовлення на зусилля в елементах статично невизначуваних конструкцій
- •2.14. Температурні напруження
- •2.15. Одночасне урахування різних факторів при розв’язанні статично невизначуваних задач
2.6. Механічні характеристики пластмас
В наш час широке застосування в техніці отримали такі синтетичні матеріали, як пластмаси, гуми, клеї, лаки та ін. В основі всіх цих матеріалів є полімери – речовини, величезні молекули яких складаються з численних ланок – молекул мономерів, хімічно зв'язаних у довгі лінійні або розгалужені ланцюги (молекулярна вага полімерів від 10000 до 1000000 і вище).
Протягом останніх десятиліть широке застосування в будівництві і машинобудуванні знайшли пластмаси, які можна умовно розділити на два типи: реактопласти і термопласти. Температура формования пластмас коливається від 200С (епоксидопласти, ефіропласти) до 2503500С (поліпропілен, фторопласти).
Реактопластами називаються пластмаси, що отримують в процесі формовання незворотні властивості. Ці пластмаси, зазвичай, мають високі модулі пружності і малу розтяжність (наприклад, у фенопластів модуль пружності МПа,%; у епоксидопластівМПа,%).
Термопластами називаються пластмаси, що одержують у процесі формувания зворотні властивості. Повторним нагріванням їх можна знову розплавити і знову формувати. Ці пластмаси зазвичай мають низькі модулі пружності і велику розтяжність (наприклад, у поліетилену МПа,% ; у поліпропіленуМПа,% ).
Зазвичай пластмаси є складними сумішами окремих компонентів, в складі яких переважає який-небудь полімер. Деякі пластмаси складаються з одного полімеру (наприклад, поліетилен, полістирол). У більшості ж випадків у пластмаси, крім полімерів, входять ще наповнювачі, пластифікатори, барвники.
Наповнювачі зазвичай – інертні матеріали, які знижують витрату полімерів і, зазвичай, підвищують міцність пластмас. Наполнювачі бувають порошкові (деревне борошно, кварцеве борошно, азбестове борошно), волокнисті (бавовняні пачоси, азбестове волокно, скловолокно) і шаруваті (папір, бавовняна тканина, деревий шпон, скляна тканина).
Властивості пластмас залежать від наповнювачів. У таблиці 2.2 наведені границі міцності при розтяганні фенопластів при різних наповнювачах.
Таблиця 2.2
Наповнювач |
(МПа) |
Наповнювач |
(МПа) |
Без наповнювача |
35 |
Стрічка з тканини |
100 |
Деревне борошно |
40 |
Склотканина |
280 |
Асбоволокно |
35 |
Орієнтоване скловолокно |
300 |
Паперова стрічка |
75 |
Особливо високу міцність мають матеріали, які одержувані шляхом гарячого просочення епоксидною смолою і пресуванням дуже тонких спрямованих скловолокон, наприклад СВАМ 10:1, з відношенням поздовжніх і поперечних волокон 10:1. Висока міцність волокнистих і шаруватих пластмас пояснюється тим, що дуже тонкі нитки, з яких вони виготовляються, значно міцніші за масивні зразки, що виконані з того ж самого матеріалу. Границі міцності для деяких наповнювачів наведені в таблиці 2.3.
Пластмаси випробовують здебільшого на розтягання. Зразки для випробувань зазвичай не виточуються, а штампуються, так само як і вироби з пластмас. Тільки зразки з волокнистих або шаруватих пластиків виточуються.
У деяких пластмас границя міцності вища, ніж у сталі Ст.3, але характеристики пластичності в них невеликі (залишкова деформація при розриві %). Зважаючи на те, що питома вага (кН/м3) пластмас значно менша, ніж у сталі (у 34 рази), і навіть менша, ніж у дюралюмінію (приблизно в 1,5 рази), застосування цих матеріалів у багатьох випадках, коли зниження ваги конструкції має дуже велике значення, виявляється досить вигідним, наприклад, в авіабудуванні.