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高聚物疲劳

[拼音]:gaojuwu pilao

[外文]:fatigue of polymers

高聚物材料在一定的长期的或反复多次的应力或应变的情况下,其力学性能的衰减乃至材料的之后损坏。在给定的温度和应力或应变条件下,使材料损坏所需的时间或周期数称为疲劳寿命。材料在多次形变下先产生裂纹(即银纹),再发展成裂缝,最终导致材料的破坏。因此,通过疲劳试验,可以知道高聚物抵抗产生裂缝的能力。

高聚物的疲劳寿命受应力和温度的影响。应力愈大,高聚物的疲劳寿命愈短。在足够低的应力下,高聚物材料可承受长期应力或应变而不致损坏。使材料不损坏的很高极限应力称为疲劳耐久极限。许多高聚物的疲劳耐久极限在其静抗拉强度的20%~35%之间。因此,在设计受振动的结构部件时,允许承受的较大应力应该是在疲劳耐久极限之下,而不是在抗拉强度之下。高聚物的疲劳寿命还随温度的升高而缩短。高聚物本身的力学阻尼对其疲劳寿命有很大影响。高聚物的阻尼或滞后常使试样在外力作用下产生相当大的热量,导致试样的温度上升。因此,对于那些随温度升高而强度下降很快的高聚物,阻尼高将会影响其疲劳寿命。随着高聚物的阻尼、试样所受的应力、应变速率和试样尺寸的增加,热积累也增大,从而使其疲劳寿命缩短。此外,试样有缺陷时,将产生应力集中而使疲劳寿命缩短。不同的试验条件(如恒应变试验或恒应力试验)将导致同一种高聚物疲劳寿命存在差异,从而可预计高聚物在不同条件下的寿命,也可估计其耐久使用的条件。

高聚物的疲劳主要是一种力学老化过程。但是,在多次形变下材料的耐久性也与化学过程(热、氧、光的化学老化)有关,因为在外力作用下,分子链断裂而产生的自由基将参加化学反应,从而加速了分子链的断裂。这种由外力引起的化学反应称为高分子力化学反应。

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