利用J積分決定高分子聚摻合物的破壞韌性

Abstract

線彈性破壞力學已成功的應用於剛性材料 的破壞分析上,而對於韌性高分子材料則不大 適合.但是利用延性破壞力學J積分觀點,可以探 討韌性高分子材料的臨界破壞韌性Jic值.Jic值 的測量方法在美國已標準化,如ASTME813方法.另 一種描述臨界破壞韌性,則為裂縫開口位移測 量,COD值.COD值在英國BS5762-1979亦已標準化.應用 控制三點彎曲試片負荷於某一固定位移時之多 重試片技術,不同負荷位移下之試片破壞面,可以測量裂縫的成長長度及其相對應的破壞能量 值,藉由建造裂縫鈍化曲線及裂縫成長曲線,由 其交點定義為韌性材料的臨界啟始破壞韌性Jic 值.具預裂縫之韌性高分子材料,試片在承受負 載後,預裂縫尖端會有大量的塑性變形產生,當 試片去負載後,伴隨許多能量散失的遲滯行為 產生.此遲滯行為所散失的能量稱為遲滯能量. 當預裂縫啟始且開始成長後,相對應的遲滯能 量會劇然增加,利用裂縫啟始前後所對應的遲 滯能量臨界變化,可以簡易的定義韌性高分子 材料的臨界破壞韌性.此一非傳統性的J積分比 較於ASTM方法時,可能具有更多的物理意義,且更 具有省略測量裂縫成長長度的優點.本計畫將 針對一些影響韌性高分子材料破壞韌性的因子 做探討,此因子諸如:塑性拘束度、應變速度、 溫度、試片幾何和缺口深度等.另外,對於平面 應變的試片幾何臨界及裂縫穩定成長的阻力曲 線臨界條件,亦會加以分析.破壞面將藉由SEM圖 片做分析.