Plastiklerin Yorulma Davranışına Kristalinite Derecesinin Etkisi

Abstract

Bu çalışmada, plastiklerin zamanla değişen gerilmelerin etkisi altında meydana gelen yorulma hasarına kristalinite derecesinin etkisi, çekirdeklenme ve çatlak ilerleme safhaları için ayrı ayrı incelenmiştir. Bu inceleme sırasında literatürdeki deney sonuçlarından yararlanılarak amorf ve kristalin plastiklerin yorulma davranışları kıyaslanmış, farklılıkların sebepleri üzerinde durulmuştur. Kristalin ve amorf plastiklerde görülen farklı deformasyon mekanizmalarının, yorulma hasarının çekirdeklenme ve çatlak ilerlemesi safhalarını önemli ölçüde etkilediği sonucuna varılmıştır. Bu nedenle amorf plastiklerin yorulma hasarında etkili olan ve crazing olarak adlandırılan deformasyon mekanizması, polistiren bir numunede deneysel olarak gözlenmiştir. İncelemenin ilk aşamasında amorf plastiklerde düşük frekanslarda mekanik yorulma hasarının çekirdeklenme ve çatlak ilerlemesi safhalarının, kristalin yapıya göre daha hızlı bir şekilde meydana geldiği belirlenmiş ve bunun sebebinin amorf plastiklerde çekme gerilmesinin etkisi altında oluşan craze yapısı olduğu tespit edilmiştir. İncelemenin ikinci aşamasında ise, yüksek frekanslardaki tekrarlı yükleme koşullarında, plastiklerde düşük ısıl iletkenlikleri nedeniyle meydana gelen ısıl yorulma hasarı incelenmiştir. Amorf plastiklerde ısıl yorulma hasarının kristalin plastiklerden daha erken oluştuğu tespit edilmiş ve sebebi incelenmiştir. Çentiksiz amorf ve kristalin numunelerde yüksek frekanslarda tekrarlı yükleme koşullarında çekirdeklenme safhasında yapıda genel bir ısınma meydana gelirken, çentikli numunelerde ise çatlak ucunda yerel bir ısınmanın meydana geldiği belirlenmiştir.

In this study, the effect of degree of crystallinity to the fatigue failure of plastics under cyclic application of stress or strain has been investigated for both crack initiation and crack propagation stages seperately. During this investigation the fatigue behaviour of amorphous and crystalline plastics have been compared by using the experimental results in the literature. The reasons of the differences in their fatigue behaviour have also been investigated. The result obtained from the study is that different deformation mechanisms of crystalline and amorphous plastics effect the stages of crack initiation and crack propagation in a considerable way. Thus effective deformation mechanism in the fatigue failure of amorphous plastics called as crazing has been observed with a polystyrene sample experimentally. At the first stage of this investigation, it has been determined that crack initiation and propagation stages occurred more rapidly than crystalline plastics in amorphous plastics at low frequencies under cyclic application of stress or strain. The reason of this situation is the generation of the craze structure when amorphous plastics are subjected to the tensile stress. At the second stage of this investigation, termal fatigue failure in plastics because of their low termal conductivity under cyclic loading conditions at high frequencies is examined. It has been determined that termal fatigue failure in amorphous plastics takes place earlier than crystalline plastics and the reasons of the investigation have also been investigated. Also it is determined that at unnotched amorphous and crystalline samples under cyclic loading at high frequencies general heating occurs and at notched samples local heating occurs at the tip of the crack.