高聚物疲勞

高聚物疲勞主要是一種力學老化的過程,其疲勞壽命受應力和溫度的影響。

基本介紹

  • 中文名:高聚物疲勞
  • 適用領域範圍高分子力化學反應
  • 簡介:力學性能衰減乃至材料的最後損壞
  • 影響因素:應力和溫度的影響
簡介,影響因素,

簡介

高聚物材料在一定的長期的或反覆多次的應力或應變的情況下,其力學性能的衰減乃至材料的最後損壞。在給定的溫度和應力或應變條件下,使材料損壞所需的時間或周期數稱為疲勞壽命。材料在多次形變下先產生裂紋(即銀紋),再發展成裂縫,最終導致材料的破壞。因此,通過疲勞試驗,可以知道高聚物抵抗產生裂縫的能力。

影響因素

高聚物的疲勞壽命受應力和溫度的影響。應力愈大,高聚物的疲勞壽命愈短。在足夠低的應力下,高聚物材料可承受長期應力或應變而不致損壞。使材料不損壞的最高極限應力稱為疲勞耐久極限。許多高聚物的疲勞耐久極限在其靜抗拉強度的20%~35%之間。因此,在設計受振動的結構部件時,允許承受的最大應力應該是在疲勞耐久極限之下,而不是在抗拉強度之下。高聚物的疲勞壽命還隨溫度的升高而縮短。高聚物本身的力學阻尼對其疲勞壽命有很大影響。高聚物的阻尼或滯後常使試樣在外力作用下產生相當大的熱量,導致試樣的溫度上升。因此,對於那些隨溫度升高而強度下降很快的高聚物,阻尼高將會影響其疲勞壽命。隨著高聚物的阻尼、試樣所受的應力、應變速率和試樣尺寸的增加,熱積累也增大,從而使其疲勞壽命縮短。此外,試樣有缺陷時,將產生應力集中而使疲勞壽命縮短。不同的試驗條件(如恆應變試驗或恆應力試驗)將導致同一種高聚物疲勞壽命存在差異,從而可預計高聚物在不同條件下的壽命,也可估計其耐久使用的條件。
高聚物的疲勞主要是一種力學老化過程。但是,在多次形變下材料的耐久性也與化學過程(熱、氧、光的化學老化)有關,因為在外力作用下,分子鏈斷裂而產生的自由基將參加化學反應,從而加速了分子鏈的斷裂。這種由外力引起的化學反應稱為高分子力化學反應

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