ингибиторы старения, вещества, тормозящие Старение полимеров; подразделяются на несколько групп: антиоксиданты, термостабилизаторы, антиозонанты, светостабилизаторы, антирады. Антиоксиданты повышают устойчивость полимеров к действию атмосферного кислорода, замедляя их термоокислительную деструкцию. Важнейшие С. п. м. этой группы - производные вторичных ароматических аминов (например, фенил-β-нафтил-амин), гидрохинолинов (например, 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин), фенолов и бисфенолов (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол и др.), арилфосфитов [например, три-(n-нонилфенил)-фосфит]. Термостабилизаторами - ингибиторами деструкции термостойких полимеров (см. Теплостойкость и термостойкость полимеров) - служат окислы металлов, некоторые металлорганические соединения и др. Антиозонанты, защищающие полимеры от атмосферного озона, могут действовать по различным механизмам. Так, химические антиозонанты (производные n-фенилен диамина, трибутилтиомочевина и др.) реагируют, например, с озоном и с продуктами озонолиза полимера; физические антиозонанты (главным образом смеси твёрдых парафиновых углеводородов кристаллической структуры) мигрируют на поверхность полимера, создавая т. о. барьер для его взаимодействия с озоном. Светостабилизаторами (фотостабилизаторами) служат вещества, способные поглощать ультрафиолетовый свет (например, сажа) или тормозить фотоокислительную деструкцию, вызываемую одновременным действием света и кислорода (производные бензофенона, эфиры салициловой кислоты и др.). Свойствами антирадов - ингибиторов радиационного старения - обладают некоторые ароматические углеводороды (например, нафталин, антрацен), а также вторичные ароматические амины и произволные n-фенилендиамина. Вещества, используемые в качестве С. п. м., должны удовлетворять ряду общих требований: хорошо диспергироваться в полимерах и, как правило, не мигрировать на их поверхность (исключение - антиозонанты), иметь низкую летучесть, не влиять на технологические режимы переработки полимеров и на специфические свойства изделий. Стабилизаторы, которые вводят в белые и цветные материалы, не должны изменять окраску последних. Содержание стабилизатора в полимере составляет в большинстве случаев 0,1-3,0\%. При одновременном применении нескольких С. п. м. (обычно 2-3) часто наблюдается взаимное усиление их эффективности, т. н. синергизм.

Лит.: Фойгт И., Стабилизация синтетических полимеров против действия света и тепла, пер. с нем., Л., 1972; Химические добавки к полимерам. Справочник, М., 1973; Ангерт Л. Г., Состояние и перспективы исследований в области защиты резин от старения, "Каучук и резина", 1974, №8.

Л. Г. Ангерт.

изменение механических и физических свойств материала под длительным действием циклически изменяющихся во времени напряжений и деформаций. Изменение состояния материала при усталостном процессе отражается на его механических свойствах, макроструктуре, микроструктуре и субструктуре. Эти изменения протекают по стадиям и зависят от исходных свойств, вида напряжённого состояния, истории нагружения и влияния среды. На определённой стадии начинаются необратимые явления снижения сопротивления материала разрушению, характеризуемые как усталостное повреждение. Сначала в структурных составляющих материала и по границам их сопряжения (зёрна поликристаллического металла, волокна и матрица композитов, молекулярные цепи полимеров) образуются микротрещины, которые на дальнейших стадиях перерастают в макротрещины либо приводят к окончательному разрушению элемента конструкции или образца для механических испытаний.

Количественно усталостный процесс описывается зависимостью между накопленным повреждением и числом циклов или длительностью нагружения по параметру величины циклических напряжений или деформаций. Соответствующая зависимость между числом циклов и стадией повреждения (в т. ч. возникновением трещины или окончательным повреждением) называется кривой усталости. Эта кривая - основная характеристика У. м. Накопление циклического повреждения отражает деформирование материала как макро- и микронеоднородной среды (для металлов - поликристаллический конгломерат, для полимеров - конгломерат молекулярных цепей, для композитов - регулярное строение из матрицы и волокон). Этот процесс в поле однородного напряжённого состояния (например, простого растяжения-сжатия) описывается механической моделью, звенья которой воспроизводят неоднородную напряжённость структурных составляющих материала; неоднородность характеризуется вероятностными распределениями величин микродеформаций и микронапряжений (включая остаточные). Циклическое нагружение таких неоднородных структур порождает в наиболее напряжённых структурных звеньях необратимые деформации (упругопластические, вязкоупругие), накапливающиеся с нарастанием числа циклов и длительности пребывания под циклической нагрузкой. Их увеличение до критических значений, свойственных материалу и среде, в которой он находится, приводит к зарождению макротрещины как предельного состояния на первой стадии усталостного разрушения. Кинетика изменения состояния материала на этой стадии проявляется субмикроскопически в изменении плотности дислокаций (См. Дислокации) и концентрации вакансий (См. Вакансия), микроскопически - в образовании линий скольжения, экструзий и интрузий на свободной поверхности остаточных микронапряжений; механически - в изменении твёрдости, параметров петли упруго-пластического Гистерезиса, циклического модуля упругости (См. Модули упругости), а также макрофизических свойств (электрического, магнитного и акустического сопротивления, плотности). На второй стадии усталостного разрушения накопление повреждения оценивается скоростью прорастания макротрещины и уменьшением сопротивления материала статическому (квазихрупкому или хрупкому) разрушению, определяемому изменением статической прочности, в том числе характеристиками вязкости разрушения как критическими значениями интенсивностей напряжений у края усталостной трещины.

Кривые усталости в области многоцикловой усталости (при разрушающем числе циклов более 10⁵), за которые "ответственны" повторные упругие деформации, наносятся в амплитудах (или максимальных напряжениях) цикла в логарифмических (lgσ, lgN) или полулогарифмических (σ, lgN) координатах (рис. 1). В зависимости от особенностей материала, гомологических температур и физико-химической активности среды кривые усталости могут иметь либо асимптотический характер (кривая 1), либо непрерывно снижающийся с выпуклостью, обращенной к началу координат (кривая 2). Величину амплитуд напряжений σ_-1, являющихся асимптотами кривых усталости 1-го типа, называется пределом выносливости материала, а величину амплитуд напряжений (σ_-1) _Np, для которых разрушение достигается при числе циклов Np по кривым 2-го типа, - ограниченным (по числу циклов) пределом выносливости. Материалам более стабильных структур и для более низких температур свойственны кривые типа 1; материалам менее стабильных структур, для более высоких температур и активных сред - кривые типа 2.

Кривые усталости в области малоцикловой усталости (при разрушающем числе циклов в 10⁴ и менее), за которые "ответственны" повторные пластические деформации, наносятся в амплитудах этих деформаций в логарифмических координатах lg ε_ap и lg N (рис. 2).

Лит.: Конструкционные материалы, т. 3, М., 1965, с. 382-90; Форрест П., Усталость металлов, пер. с англ., М., 1968; Серенсен С. В., Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению, М., 1975.

С. В. Серенсен.

Рис. 1. Кривые усталости в области многоцикловой усталости.

Рис. 2. Кривые усталости в области малоцикловой усталости.

в сопротивлении материалов, вид деформации (См. Деформация) стержня под действием сил, равнодействующая которых нормальна поперечному сечению стержня и проходит через его центр тяжести. Р.-с. называется также линейное (одноосное) напряжённое состояние - один из главных видов напряжённого состояния элементарного параллелепипеда. Р.-с. может быть вызвано как силами, приложенными к концам стержня, так и силами, распределёнными по его объёму (собственным весом стержня, силами инерции и др.). Кроме одноосного, существуют двух- и трёхосное Р.-с.

Если стержень находится в однородном одноосном напряжённом состоянии, то напряжение вдоль оси σ = N/F (N - растягивающая или сжимающая сила, F - площадь поперечного сечения), а зависимость между напряжением и относительной деформацией в упругой области определяется Гука законом. Зависимость между продольными (ε₁) и поперечными (ε₂) относительными деформациями стержня в упругой области при Р.-с. имеет вид ε₂ = με₁, где μ - Пуассона коэффициент. Зависимость относительной деформаций от напряжений в пластической области описывается сложными (нелинейными) эмпирическими законами. Растяжение вызывает удлинение стержня, а сжатие - укорочение. При сжатии гибкого стержня, кроме того, может возникнуть явление потери им устойчивости (см. Продольный изгиб).

Лит.: Работнов Ю. Н., Сопротивление материалов, М., 1962; Сопротивление материалов, 2 изд., М., 1969.

А. А. Бать.