Criteria for long-term strength of compressible viscoelastic medium aging

Abstract

The paper considers problem of damage and long-term strength of polymeric and composite materials with a ductile-brittle mechanical properties. The modified Maxwell equation written in the scale of the effective time and Boltzmann-Volterra equation of hereditary viscoelasticity are used. Parameter of continuity (of damage) is determined by the relative changes of density, which is an integral measure of the accumulation of structural microdefects in the long process of loading. The kinetic equation for continuity parameter is formulated and interrelated system of equations of creep and damage is analyzed. Analytical relations for creep, continuity parameter and criteria of long-term strength are obtained.

Keywords

viscoelastic Maxwell medium / congenital Boltzmann-Voltaire medium / damage / aging / long durability

References

[1] Качанов Л.М. О времени разрушения в условиях ползучести // Изв. АН СССР. ОТН. 1958. № 8. С. 26-31.

[2] Работнов Ю.Н. О механизме длительного разрушения // Вопросы прочности материалов и конструкций. М.: Изд-во АН СССР. 1959. С. 5-7.

[3] Новожилов В.В. О пластическом разрыхлении // Прикладная математика и механика. 1965. № 4. С. 681-689.

[4] Арутюнян Р.А. Проблема деформационного старения и длительного разрушения в меха- нике материалов. СПб.: Изд-во СПбГУ. 2004. 252 с.

[5] Boethner R.C, Robertson W.D. A study of the growth of voids in copper during the creep process by measurement of the accompanying change in density // Trans. of the Metallurg. Society of AIME. 1961. vol. 221. № 3. P. 613-622.

[6] Beghi C., Geel C., Piatti G. Density measurements after tensile and creep tests on pure and slightly oxidised aluminium // J. Mat. Sci. 1970. vol. 5. № 4. P. 331-334.

[7] Brathe L. Macroscopic measurements of creep damage in metals // Scand. J. Metal. 1978. vol. 7. № 5. P. 199-203.

[8] Woodford D.A. Density changes during creep in nickel // Metal science journal. 1969. vol. 3. № 11. P. 234-240.

[9] Куманин В.И., Ковалева Л.А., Алексеева С.В. Долговечность металла в условиях ползучести. М.: Металлургия. 1988. 223 с.

[10] Bowring P., Davies P.W., Wilshire B. The strain dependence of density changes during creep // Metal science journal. 1968. vol. 2. № 9. P. 168-171.

[11] Кузнецов Г.Б., Ковров В.Н. Учет эффектов разрыхления высоконаполненного полимера в уравнениях наследственной вязкоупругости // Известия РАН. Механика твердого тела. 1994. № 4. С. 110-115.

[12] Havard R.N. The extension and rupture of cellulose acetate and celluloid // Trans. Farad. Soc. 1942. vol. 38. P. 394-400.

[13] Бокшицкий М.Н. Длительная прочность полимеров. М.: Химия. 1978. 310с.

[14] Arutyunyan R.A. Deformation aging of polymer materials // Proceedings of XXXIl Summer School-Conference “Advanced problems in mechanics 2003”. June 22-July 2, 2003. Repino, St.-Petersburg. St.-Petersburg: IPME RAS. 2003. P. 17-21.

[15] Арутюнян Р.А. Высокотемпературное охрупчивание и длительная прочность металличе- ских материалов // Механика твердого тела. 2015. №2. С. 96-104.

[16] Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука. 1966. 752 с.

RIGHTS & PERMISSIONS

Arutyunyan A.R., Arutyunyan R.A.