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微信快乐十分:高密度聚乙烯土工膜的屈服及破壞過程分析

時間:2018-03-08 09:47   作者:青島AG亚游集团材料 點擊: 次

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    高密度聚乙烯土工膜是一種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂,原態HDPE土工膜的外表呈乳白色,在微薄截面呈一定程度的半透明狀。青島土工膜以塑料薄膜作為防滲基材,與無紡布復合而成的土工防滲材料,它的防滲性能主要取決于塑料薄膜的防滲性能。青島土工布具有優秀的過濾、排水、隔離、加筋、防滲、防護作用,具有重量輕、抗拉強度高、滲透性好、耐高溫、抗冷凍、耐老化、耐腐蝕。由于優異的環境?;ば?、抗震能力、抗腐化侵蝕 能力、耐久性及可靠性,從1948年開始得到應用。作為一種新型的材料(Material),要加以應用,必須了解(Find out)其強度、破壞(vandalism)行為及其對力學加載的響應,要了解其經過多長時間,以什么方式方法發生破壞。
    近四十年來,研究高分子材料(Material)的強度和破壞(vandalism)的各種試驗方法、對強度和破壞(vandalism)現象進行的試驗研究和理論解析均取得了較大的進展,其中包括(bāo kuò)對以高密度聚乙烯為代表的高分子材料。青島土工格柵經過拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物網材,按其制造時拉伸方向的不同可為單向拉伸和雙向拉伸兩種。它是在經擠壓制出的聚合物板材(原料多為聚丙烯或高密度聚乙烯)上沖孔,然后在加熱條件下施行定向拉伸。由于高密度聚乙烯微觀和宏觀水平上的各向異性和不均一性,有必要從微觀和宏觀兩個角度來看待。
    土工膜屈服是材料(Material)開始破壞(vandalism)的標志。屈服強度是材料在卸載荷后基本上不產生永久變形的最大應力,超過屈服點材料便開始屈服同時發生塑性形變。高密度聚乙烯在載荷作用下會產生微開裂,但這種微開裂并非真正的裂紋,其內部由高度取向的高聚物纖維束和空穴組成,并且有一定的穩定(wěn dìng)性,稱為銀紋化現象。在實際應用中,材料產生塑性形變就失去了使用價值,對于高密度聚乙烯來說,使用極限是屈服強度高密度聚乙烯為一種結晶高聚物,其屈服點可由真應力一應變曲線的斜率發生急劇變化的點來確定,或者沿應力一應變曲線的起始部分和最終部分作兩點切線的交點確定,由切線交點求得的屈服稱為外插屈服點,但外插屈服點的物理意義缺乏力學依據(yī jù)。壓力下聚乙烯的應力應變曲線壓力對屈服應力的影響(influence)很大,壓力越大,屈服應力越大。銀紋是高聚物所特有的一種現象,一些高聚物在低于屈服應力的應力作用或者環境因素的影響下,其表面出現像陶瓷(原料:非金屬礦物)表面那樣的微裂紋,這種微裂紋能反射可見光,使微裂紋所處的材料表面呈銀白色閃光,故這種微裂紋稱為銀紋。高密度聚乙烯在低溫變形下可發生銀紋化現象。強度是材料抵抗變形或破壞的能力;破壞現象指材料所產生的斷裂、疲勞和磨損(零部件失效的一種基本類型)等物理力學性能的失效行為。高密度聚乙烯膜在城市生活垃圾衛生填埋場的使用中,要承受很強的荷載和強堿性滲濾液的腐化侵蝕 ,還要經受酷暑寒冬的氣候變化,不可避免地要遇到強度、破壞及使用的時長的問題(Emerson)。    任何材料的破壞行為都是在外力、溫度和環境等因素作用下使材料內部產生損傷,進而導致(cause)宏觀力學性能劣化、失效和最終斷裂。高密度聚乙烯土工膜的破壞主要是由連接分子在非晶區的解纏和在晶區的滑脫造成的。高密度聚乙烯的破壞要從宏觀和微觀兩個角度來分析(Analyse)。微觀上的破壞,也可以稱之為損傷,大約是10-6m量級以下的損傷,高密度聚乙烯的破壞是從損傷開始的,小量級損傷擴展、聚集、演變,就逐漸成為宏觀上的破壞。李孝三[}a6]等提出高密度聚乙烯是一種結晶度比較高的線形聚合物,在室溫下守恒定低應力作用經過一段時間后發生宏觀脆性斷裂,斷裂前會經歷一個裂紋慢速增長的過程(guò chéng)。顯微鏡觀察表明,高密度聚乙烯拉伸樣條在平面應變狀態下受恒定低拉應力作用下發生的斷裂破壞具有如下特性:一旦施加壓力,樣條在微觀上即開始裂紋緩慢增長過程,產生塑性破壞;裂紋初始階段時間較段,恒速,然后逐漸加速增長階段,最后快速增長直至斷裂;裂縫在裂紋緩慢增長階段和其后幾乎一直是其楔三角形狀,而且張角a幾乎維持不變,為70}-10of2}1。從破壞過程看,樣條的破壞隨著拉伸時間的延續可分為三個階段:塑性破壞階段、過渡階段、已斷裂階段。塑性破壞階段,樣條的破壞點邊緣由一些銀紋組成,銀紋實際上是粗纖,這個階段,樣條的分子間作用力已遭破壞,但連接分子尚未伸直;過渡階段,樣條破壞點周圍的連接分子已經拉直,含有大量微銀紋,微銀紋實際上是細纖維;已斷裂階段,樣條破壞點周圍的微纖維被拉斷。研究表明,損傷發展演變的過程往往占材料總壽命的80% ^' 90%,而宏觀裂紋的形成、擴展、斷裂所經歷的時間一般只占材料總壽命的10%^'20%}2s10。



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