سازوکارهای شکست پلیمرهای پرشده با ذرات

نوع مقاله : تالیفی

نویسندگان

1 تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی، پژوهشکده مهندسی

2 تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی، پژوهشکده فرآیند

چکیده

تلاش‌های گسترده‌ای برای درک سازوکار حاکم بر شکست مواد پلیمری توسط دانشمندان و پژوهشگران علم پلیمر انجام شده است. رفتار پیچیده مواد پلیمری در مقایسه با سایر مواد مرسوم (فلزات و سرامیک‌ها) بررسی این رفتار را با مشکل مواجه می‌کند. شکست مواد پلیمری که به‌صورت شکست ترد یا چکش‌خوار تقسیم‌بندی می‌شود، به سازوکار حاکم بر شکست آن‌ها نیز وابسته است. از دیدگاه علم مواد، مکانیک شکست مواد پلیمری پیرامون روابط و معادله‌های حاکم بر شکست بحث می‌کند. این روابط سبب درک عمیق‌تر و به‌دست آوردن مقادیر تمرکز تنش و معیارها و حالت‌های چقرمگی شکست می‌شود و ارتباط آن‌ها را با ضریب شدت تنش بیان می‌کند. این در حالی است که از دیدگاه علم پلیمر، نه تنها مکانیک شکست، بلکه سازوکارهای حاکم بر شکست نیز از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. سه سازوکار ترکچه‌زایی، تسلیم برشی و حفره‌زایی را به‌عنوان سازوکارهای حاکم بر شکست مواد پلیمری بیان می‌کنند. درک اینکه کدام سازوکار بر یک قطعه پلیمری حاکم است، نیازمند شناخت کامل آن قطعه و همچنین شرایط کارکرد است. در این مقاله، مکانیک حاکم بر شکست و سازوکارهای حاکم بر آن بحث می‌شود و نحوه چگونگی انتقال سازوکاری به سازوکار دیگر نیز بررسی می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Fracture Mechanisms of Particulate Filled Polymers

نویسندگان [English]

  • Soheyl Khajehpour-Tadavani 1
  • Ismaeil Ghasemi 2
1 Department of Polymerization Engineering, Faculty of Engineering, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
2 Plastic Department, Faculty of Processing, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14185-458, Tehran, Iran
چکیده [English]

Extensive efforts have been made by scientists and researchers in polymer science to understand the mechanism underlying the failure of polymer materials. Complex behavior of polymeric materials compared to other conventional materials (metals and ceramics) makes it difficult to study this behavior. The fracture of polymeric materials, which is classified into brittle or ductile, also depends on the mechanism governing their fracture. From the material science point of view, the fracture mechanics of polymer materials discusses the relationships and equations that govern fracture. These relationships lead to a deeper understanding and obtain the values of stress concentration, criteria, and modes of fracture and express their relationship to the stress intensity index. However, from the point of view of polymer science, not only the mechanics of fracture, but also the mechanisms governing fracture are of great importance. The three mechanisms of cracking, shear yielding and cavitation are described as the mechanisms governing the fracture of polymeric materials. Understanding which mechanism governs a polymer piece requires a thorough understanding of that piece as well as the operating conditions. In this paper, the mechanics of fracture and the mechanisms that govern it are discussed, as well as how to transfer the mechanism to another one.

کلیدواژه‌ها [English]

  • fracture
  • brittle and ductile fractures
  • crazing
  • shear yielding
  • fracture toughness

مراجع

1. Crawford R.J., Plastics Engineering, Elsevier, Oxford, 119- 131, 1998.
2. McCrum N.G., Buckley C.P., and Bucknall C.B., Principles of Polymer Engineering, Oxford Science, New York, 167-208, 1997.
3. Dieter G.E. and Bacon D., Mechanical Metallurgy, McGraw- Hill, UK, 241-272, 1986.
4. Kinloch A.J. and Young R.J., Fracture Behaviour of Polymers, Chapman and Hall, UK, 74-97 and 147-178, 1995.
5. Anderson T.L., Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications, CRC, UK, 25-56, 2005.
6. Sun C.T., Fracture Mechanics, Academic, Elsevier, 11-24, 2011.
7. Fischer-Cripps A., Introduction to Contact Mechanics, Springer, USA, 32-48, 2007.
8. Callister W., Fundamentals of Materials Science and Engineering, John Wiley and Sons, USA, 235-268, 2000.
9. Schreurs P.J.G., Fracture Mechanics, Lecture Notes-Course, Eindhoven University of Technology, Department of Mechanical Engineering, Materials Technology, Lecture Notes,
Course 4A780, September 2012.
10. Deblieck R., Van Beek D., and Remerie K., Failure Mechanisms in Polyolefines: The Role of Crazing, Shear Yielding and the Entanglement Network, Polymer, 52, 2979-2990, 2011.
11. Awaja F., Zhang S., and Tripathi M., Cracks, Microcracks and Fracture in Polymer Structures: Formation, Detection, Autonomic Repair, Prog. Mater. Sci., 83, 536-573, 2016.
12. Móczó J., Particulate Filled Polymers, Interaction, Structure and Micromechanical Deformations, PhD. Thesis, Budapest  University of Technology and Economics, Department of
Plastics and Rubber Technology, May 2004.
13. Basu S. and Mahajan D., Micromechanics of the Growth of a Craze Fibril in Glassy Polymers, Polymer, 46, 7504-7518, 2005.
14. Jordan J., Jacob K., and Tannenbaum R., Experimental Trends in Polymer Nanocomposites—A Review, Mater. Sci. Eng. A, 393, 1-11, 2005.
15. Kostagiannakopoulou C. and Kostopolous V., Synergy Effect of Carbon Nano-fillers on the Fracture Toughness of Structural Composites, Composite Part B, 129, 18-25, 2017.
16. Alhareb A. and Akil H., Impact Strength, Fracture Toughness and Hardness Improvement of PMMA Denture Base Through Addition of Nitrile Rubber/Ceramic Fillers, Saudi J. Dental
Res., 8, 26-34, 2017.
17. Mazidi M. and Abbasi F., Fractographic Analysis of the Crack Resistance of Styrene-Acrylonitrile/Polybutadiene-g-Styrene- Acrylonitrile Blends as Evaluated by the Essential Work of
Fracture, J. Appl. Polym. Sci., 131, 1-10, 2014.
18. Vaziri H., Abadyan M., and Nouri M., Investigation of the Fracture Mechanism and Mechanical Properties of Polystyrene/ Silica Nanocomposite in Various Silica Contents, J. Mater.
Sci., 46, 5628-5638, 2011.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار