Уже отмечались особенности влияния гидростатического давления на механические свойства полимерных материалов. Возникает естественный вопрос, как учитывать эти особенности при расчетах элементов конструкций из полимерных материалов, эксплуатирующихся при действии различных сред с высоким гидростатическим давлений. Одна из первых попыток оценки влияния гидростатического давления предпринята. Выполнено описание вязкоупругих свойств полимеров при сдвиге и растяжении с наложением гидростатического давления и решен ряд задач с учетом влияния первого инварианта тензора напряжений на характеристики напряженно-деформированного состояния.

При решении задач вязкоупругости принимается, что материалы являются несжимаемыми либо по отношению к всестороннему сжатию ведут себя упруго. Такие подходы к решению задач объясняются отсутствием данных по исследованию объемной ползучести полимеров. С целью частичного восполнения этого пробела нами проведено исследование поведения ряда сшитых аморфных и частично кристаллических полимеров при всестороннем гидростатическом сжатии в широком диапазоне давлений, температур и времени.

Исследовались следующие материалы: полиэфирная композиция НПС-609-21М. Известно, что влияние гидростатического давления на полимерные материалы объясняется в основном уменьшением свободного объема, т. е. уменьшением числа точечных дефектов в виде вакансий. Очевидно, что эффект объемной ползучести в первом приближении можно оценить по величине объема дефектов в материале. Использовался прямой метод определения объема дефектов — из диаграмм всестороннего сжатия материала.

При всестороннем сжатии происходит закрытие дефектов на определенных уровнях и вследствие этого увеличивается сопротивление образца объемному деформированию, которое выражается на диаграмме сжатия в увеличении объемного модуля упругости. Свидетельством этому является резкий излом на диаграмме сжатия.

Экстраполируя касательную к верхнему участку диаграммы сжатия до пересечения с осью объемной деформации, получим объем дефектов на данном уровне. Следует, однако, отметить, что объем дефектов, полученный из диаграммы всестороннего сжатия, не дает количественного представления о средних размерах дефектов и их числе в единице объема.

Известно, что у нелинейных материалов, к которым относятся полимеры, эти функции существенно зависят от напряженно-деформированного состояния. Поэтому следует выяснить, как влияет изменение объема на эти функции. Для прогнозирования вязкоупругих свойств полимеров, работающих при объемном деформировании в условиях гидростатического сжатия, весьма полезным может быть использование напряженно-временной аналогии (НВА). Однако соблюдение НВА при объемном деформировании строго не доказано, а основывается на известном принципе эквивалентного действия давления и температуры.

В связи с этим представляет значительный интерес экспериментально проверить возможность существования НВА при объемной ползучести. Такая проверка выполнена на примере ПТФЭ.

Обобщенные кривые, построенные с помощью ТВА и НВА, были приведены к одним и тем же условиям: 7=300 кгссм2 и Т =40° С и сопоставлены между собой. Удовлетворительное совпадение обобщенных кривых наблюдается только в очень узком временном интервале. Это можно объяснить принципиально различным механизмом влияния температуры и давления на свойства полимеров, несмотря на то, что время релаксации как при понижении температуры, так и при наложении давления увеличивается.

Изменение объемной деформации при воздействии температуры происходит практически по всему объему полимера, а изменение объемной деформации от действия гидростатического давления при величинах последнего в несколько сотен атмосфер происходит в основном за счет закрытия дефектов в отдельных областях, т. е. влияние на материал наложения таких величин давлений носит локальный характер. При увеличении давления изменение объема происходит более равномерно как за счет уплотнения дефектных областей, так и за счет упругого деформирования плотноупакованных