В механике полимеров, подобно тому, как это делается в теориях упругости и пластичности, можно выделить широкий класс задач плоского деформированного и плоского напряженного состояний. Двумерные задачи механики полимеров в теоретическом плане широко рассмотрены. Естественно, что постановке и решению таких задач должны предшествовать исследования деформирования полимеров при плоском напряженном состоянии.

Исследования, посвящены изучению деформативности кристаллических полимеров при плоском напряженном состоянии с различными скоростями деформации в широком диапазоне температур. Описаны также опыты на ползучесть в условиях плоского напряженного состояния при постоянных нагрузках и программном нагружении.

Поскольку в настоящее время для проведения указанных экспериментов приборы и установки серийно промышленностью не выпускаются, опишем подробнее методы испытаний полимерных материалов при плоском напряженном состоянии в условиях низких и высоких температур с использованием стандартных разрывных машин. Преимущество рассматриваемых методов перед существующими заключается также в том, что в процессе опыта осуществляется непрерывная запись диаграмм нагрузок и деформаций как функций времени, позволяющих определить компоненты напряжений и деформаций в любой момент времени, а также автоматически зафиксировать переход материала в предельное состояние. Для изучения закономерностей деформирования и предельного сопротивления различных материалов при плоском напряженном состоянии классическими являются опыты с образцами в виде тонкостенных трубок, которые обеспечивают получение достаточно однородного деформированного и напряженного состояний.

Методы испытания тонкостенных трубчатых образцов, подверженных действию комбинированных нагрузок (осевой силе, крутящему моменту и внутреннему давлению), наиболее широко распространены в практике механических испытаний материалов при плоском напряженном состоянии. С учетом указанных обстоятельств настоящие исследования также проводились на тонкостенных трубчатых образцах. Образцы изготовлялись из экструзионных труб-заготовок путем обработки их на токарном станке по внутреннему и наружному диаметрам, для получения трубчатых образцов из фторопласта использовались заготовки 28 х 3, а для образцов из ПЭВП — 0 32 х 2,9. Размеры рабочей (проточенной) части образцов: длина =125 мм, толщина стенки б0 =1,25 мм, наружный диаметр = 24,5 мм (для образцов фторопласта) и = 28,5 мм (для образцов ПЭВП).

Разница по толщине стенки образцов не превышала 8%. С целью завершения основных релаксационных процессов образцы перед опытом выдерживались при комнатной температуре без доступа света в течение 3-6 мес. Начальные геометрические размеры трубчатых образцов (наружный диаметр и толщина стенки) определялись в нескольких сечениях по длине рабочей части с помощью микрометра и индикатора часового типа с точностью ±0,01 мм. Для последующих расчетов принимались осредненные значения. Деформирование образцов при различных напряженных состояниях производилось на универсальной испытательной машине фирмы Цвик, снабженной электронной измерительной аппаратурой.

Нагревание образцов осуществляли в термокамере фирмы Брабендер с выдержкой их при заданной температуре опыта в течение 30 мин. Точность поддержания температуры ±ГС. Двухосные напряженные состояния с различными соотношениями между компонентами главных нормальных напряжений создавались с помощью набора гидроцилиндров. Опытный образец, последовательно соединенный с гидроцилиндрами, устанавливался в захваты испытательной машины.