Structural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsStructural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsСтроительная механика инженерных конструкций и сооружений1815-52352587-8700Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)1893210.22363/1815-5235-2018-14-3-216-225Experimental researchesЭкспериментальные исследованияResearch ArticleCREEP OF POLYTETRAFLUOROETHYLENE UNDER VARIOUS LOADING CONDITIONSПОЛЗУЧЕСТЬ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ НАГРУЖЕНИЯOgorodovL IОгородовЛеонид ИвановичAssociate Professor, Candidate of Technician Sciences, Hydraulic and Strength Department, Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University. Scientific interests: polymer and composite materials, material resistance, creep, material ageing, material durability, long-term fracture

кандидат технических наук, доцент кафедры гидравлики и прочности, Петербургский политехнический университет Петра Великого. Область научных интересов: полимерные и композиционные материалы, сопротивление материалов, ползучесть, старение материала, долговечность материала, долговременный разрыв

L.ogorodov@mail.ruNickolaevaI PНиколаеваИнна ПавловнаAssociate Professor, Candidate of Technician Sciences, Hydraulic and Strength Department, Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University. Scientific interests: polymer and composite materials, material resistance, creep, material durability

кандидат технических наук, доцент кафедры гидравлики и прочности, Петербургский политехнический университет Петра Великого. Область научных интересов: полимерные и композиционные материалы, сопротивление материала, ползучесть, долговечность материала

inna4i4n@mail.ruYakovlevaE LЯковлеваЕлена ЛеонидовнаAssociate Professor, Candidate of Technician Sciences, Hydraulic and Strength Department, Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University. Scientific interests: polymer and composite materials, material resistance, creep, material ageing, material durability, long-term fracture

кандидат технических наук, доцент кафедры гидравлики и прочности, Петербургский политехнический университет Петра Великого. Область научных интересов: полимерные и композиционные материалы, сопротивление материала, ползучесть, старение материала, долговечность материала, долговременный разрыв

helena47@mail.ruFominykhO VФоминыхОльга ВасильевнаMaster’s Degree Student, Construction Mechanics and Structures Department, Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University. Scientific interests: polymer and composite materials, material resistance, creep, material ageing, material durability, long-term fracture

магистрант кафедры строительная механика и строительные конструкции, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Область научных интересов: полимерные и композиционные материалы, сопротивление материала, ползучесть, старение материала, долговечность материала, долговременный разрыв

luola94@mail.ruPeter the Great Saint-Petersburg Polytechnic UniversityСанкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого15122018143VOL 14, NO3 (2018)ТОМ 14, №3 (2018)21622522072018Copyright ©; 2018, Ogorodov L.I., Nickolaeva I.P., Yakovleva E.L., Fominykh O.V.Copyright ©; 2018, Огородов Л.И., Николаева И.П., Яковлева Е.Л., Фоминых О.В.2018Ogorodov L.I., Nickolaeva I.P., Yakovleva E.L., Fominykh O.V.Огородов Л.И., Николаева И.П., Яковлева Е.Л., Фоминых О.В.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/18932This article contains results of experimental research of polytetrafluoroethylene (PTFE) deformation and creep under linear and plane stresses. During the tests predetermined values of real stresses considering current deformation were constant. The equation of mechanical states considering instant elastic, viscoelastic, instant plastic and viscoplastic components of total deformation was obtained. The equation is used for the description of PTFE deformations (F-4, F-4D, F-4D0) under stationary and non-stationary cyclic loads in flat stress condition with an application of material constant volume condition, condition of similarity of deviators of stresses and deformations and with the input of parameters which are functions of the form of stress deviators. The results of PTFE creep investigation under real stresses reaching ultimate values are relevant and unique.

В статье представлены результаты экспериментальных исследований деформации и ползучести политетра-фторэтилена (ПТФЭ) при линейных и плоских напряженных состояниях. Во время испытаний заданные значения истинных напряжений с учетом текущей деформации были постоянными. Получено уравнение механических состояний, учитывающее мгновенноупругие, вязкоупругие, мгновеннопластические и вязкопластические компоненты полной деформации. Уравнение используется для описания деформаций ПТФЭ (F-4, F-4D, F-4D0) при стационарных и нестационарных циклических нагрузках в условиях плоского напряженного состояния с применением условия постоянства объема материала, условия подобия девиаторов напряжений и деформаций и ввода параметров, которые являются функциями вида девиаторов напряжений. Результаты исследования ползучести ПТФЭ при реальных напряжениях, достигающих предельных значений, являются актуальными и уникальными.

creeppolytetraftorethylenemechanical equation of statesstatic loadingscyclic loadingsflat stress stateultimate deformationsползучестьполитетрафторэтиленмеханическое уравнение состоянийстатические нагрузкициклические нагрузкиплоское напряженное состояниеконечные деформацииMoskvitin V.V. (1972). Soprotivlenie vyazkoyprygih materialov [Resistance of the viscoelastic materials. Moscow: Nayka Publ., 327. (In Russ.)Москвитин В.В. Сопротивление вязкоупругих материалов. М.: Наука, 1972. 327 с.Bugakov I.I. (1973). Polzychest polimernykh materialov [Creep of polymer materials]. Moscow: Nayka Publ., 288. (In Russ.)Бугаков И.И. Ползучесть полимерных материалов. M.: Наука, 1973. 288 с.Goldman A.Y. (1979). Prochnost konstructsionykh plastmass [Strength of structural plastics]. Leningrad: Mashinostroenie Publ., 320. (In Russ.)Гольдман А.Я. Прочность конструкционных пластмасс. Л.: Машиностроение, 1979. 320 с.Pavlov P.A. (1980). Mehanicheskie sostoyaniya I prochnost materialov [Mechanical states and materials strength]. Leningrad: izd-vo LGY Publ., 176. (In Russ.)Павлов П.А. Механические состояния и прочность материалов. Л.: Изд-во ЛГУ, 1980. 176 с.Aibinder S.B., Tunina E.L., Tsirule K.I. (1981). Svoistva polimerov pri razlichnykh napryazhennykh sostoyaniyah [Material properties under various stress states]. Moscow: Himiya, 232. (in Russ.)Айбиндер С.Б., Тюнина Е.Л., Цируле К.И. Свойства полимеров при различных напряженных состояниях. M.: Химия, 1981. 232 с.Goldman A.Y. (1988). Prognozirovanie deformatsionno-prochnostnykh svoistv polymernykh I compozitsionnykh materialov [Forecastion of the polimer and composite materials strength-deformation properties]. Leningrad: Himiya, 272. (In Russ.)Гольдман А.Я. Прогнозирование деформационно-прочностных свойств полимерных и композиционных материалов. Л.: Химия, 1988. 272 с.Pavlov P.A. (1988). Osnovy inzhenernykh raschetov elementov mashin na ystalost I dlitelnyiy prochnost [The basics of engineering calculations of fatigue and longterm strength of machine elements]. Leningrad: Mashinostroenie, 252. (In Russ.)Павлов П.А. Основы инженерных расчетов элементов машин на усталость и длительную прочность. Л.: Машиностроение, 1988. 252 с.Pavlov P.A., Andreev A.V. (1976). Issledovanie polzychesti ftoroplasta-4 v usloviyah ploskogo tsiclicheskogo napryazhennogo sostoyaniya [The study of the luoroplastic-4 creep under flat cyclic stress state]. Mehanica polimerov, (6), 1099-1103. (In Russ.)Павлов П.А., Андреев А.В. Исследование ползучести фторопласта-4 в условиях плоского циклического напряженного состояния // Механика полимеров. 1976. № 6. С. 1099–1103.Pavlov P.A., Krutskih N.A. (1984). Phenomenologicheskoe opisanie I experimentalnoe issledovanie deformatsionnykh protsessov pri slozhnom termomehanicheskom nagruzhenii chastichno cristallicheskih materialov [Phenomenological description and experimental study of the deformation processes in partially crystal materials under complex thermomechanical loading]. Mehanika compozitnykh materialov, (6), 974-979. (In Russ.)Павлов П.А., Крутских Н.А. Феноменологическое описание и экспериментальное исследование деформационных процессов при сложном термомеханическом нагружении частично кристаллических материалов // Механика композиционных материалов. 1984. № 6. С. 974–979.Pavlov P.A., Yakovleva E.L., Krutckih N.A. (1983). Analiticheskoe opisanie protsessov deformiriovaniya I razrusheniya elementov konstruktsyi iz polimernykh materialov [Analytical description of deformation processes and destruction of the structural polymer elements]. Trudy LPI, (393), 3-7. (In Russ.)Павлов П.А., Яковлева Е.Л., Крутских Н.А. Аналитическое описание процессов деформирования и разрушения элементов конструкций из полимерных материалов // Труды ЛПИ. 1983. № 393. С. 3–7.Pavlov P.A., Kosov K.A. (1986). Soprotivlenie chastichno cristallicheskih polymernykh materialov cyclicheskomy nagruzheniu pri ploskom napryazhennom sostoyanii [Resistance of partially crystal polymer composite materials to the cyclic loading under flat stress state]. Mechanica compositnykh materialov, (6), 978-986. (In Russ.)Павлов П.А., Косов К.А. Сопротивление частично кристаллических полимерных материалов циклическому нагружению при плоском напряженном состоянии // Механика композитных материалов. 1986. № 6. С. 978–986.Belan-Gaiko V.N. (1992). Experimentalnoe issledovanie polzychesty polimernogo materiala pri proportsionalnom nestatsionarnom nagruzhenii v usloviyah ploskogo napryazhennogo sostoyania [Experimental study of polymer material creep under proportional non-stationary loading and flat stress state]. Problemy mashinostroyenia I nadezhnosti mashin, (1), 105-109. (In Russ.)Белан-Гайко В.Н. Экспериментальное исследование ползучести полимерного материала при пропорциональном нестационарном нагружении в условиях плоского напряженного состояния // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1992. № 1. С. 105–109.Nickolaeva I.P., Ogorodov L.I., Krasikov S.V. (2015). Polzychest polyethylena vysokoy plotnosty pri razlichnyh rezhimah nagruzheniya [Creep of high density polyethylene under various loading modes]. Construction of Unique Buildings and Structures, 12(27), 50-63. (In Russ.)Николаева И.П., Огородов Л.И., Красиков С.В. Ползучесть полиэтилена высокой плотности при различных режимах нагружения // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2015. № 12 (27). С. 50–63.Krollmann N. (2006). Verhalten von EPS-Hartschaumstoffen unter langzeitigher Druckbeanspruchung [Behavior of EPS rigid foams under long-term compressive stress]. Bauphysik, 28(3), 184-191. (In Germ.)Krollmann N. Verhalten von EPS-Hartschaumstoffen unter langzeitigher Druckbeanspruchung. Bauphysik. 2006. 28. № 3. Pp. 184–191.Beake B. (2006). Modelling indentation creep of polymers: a phenomenological approach. J. Phys. D., 39(20), 4478-4485.Beake B. Modelling indentation creep of polymers: a phenomenological approach // J. Phys. D. 2006. 39. № 20. Pp. 4478–4485.Demidov A.V., Makarov A.G., Stolevich A.M. (2006). Varianty matematicheskogo modelirovaniya deformatsionnykh protsessov polymernykh materialov [Mathematical modeling variants of polymer material deformation processes]. Voprosy materialovedeniya, (3), 101-110. (In Russ.)Демидов А.В., Макаров А.Г., Столевич А.М. Варианты математического моделирования деформационных процессов полимерных материалов // Вопросы материаловедения. 2006. № 3. С. 101–110.Sherstnev V.A., Goldman A.Y. (1976). Ustanovka dlya ispytaniya polimernykh materialov na ustalost v usloviyah ploskogo napryazhennogo sostoyaniya [Testing set for polymer materials on fatique under flat stress state]. Problemy prochnosty, (12), 111-113. (In Russ.)Шерстнев В.А., Гольдман А.Я. Установка для испытания полимерных материалов на усталость в условиях плоского напряженного состояния // Проблемы прочности. 1976. № 12. С. 111–113.Yoda M., Nakamura T., Saito Yu., Nakamura T. (2008). Creep crack growl characteristics in polyethylene film at various stresses and temperatures. Nihon rairyo kyodo gakkashi. J. Jap. Soc. Strength and Fract. Ma-ter., 40(2), 27-34.Yoda M., Nakamura T., Saito Yu., Nakamura T. Creep crack growl characteristics in polyethylene film at various stresses and temperatures // Nihon rairyo kyodo gakkashi. J. Jap. Soc. Strength and Fract. Ma-ter. 2006. 40. № 2. Pp. 27–34.Girard D., Castagnet S., Gacougnolle J.L., Hosehstetter G. (2007). On the relevance of a notch creep test for the comprehension and prediction of slow crack growth in PVDE. Polym. Test, 26(7), 937-948.Girard D., Castagnet S., Gacougnolle J.L., Hosehstetter G. On the relevance of a notch creep test for the comprehension and prediction of slow crack growth in PVDE // Polym. Test. 2007. 26. № 7. Pp. 937–948.Dian G. (2007). Modelling non-linear creep behavior of an epoxy adhesive. Jnt. J. Adhes snd Adhes., 27(8), 636-646.Dian G. Modelling non-linear creep behavior of an epoxy adhesive // Jnt. J. Adhes and Adhes. 2007. 27. № 8. Pp. 636–646.Rostovtseva N.G., Litvinov A.M., Fedorova S.V., Makarov A.G. (2009). Prognozirovanie deformatsionnykh protsessov polimernykh materialow v usloviyah menyausheisya temperatury [Forecasting of the polymer material deformation processes under changing temperature conditions]. Disain. Materialy. Technologii, (3), 69-71. (In Russ.)Ростовцева Н.Г., Литвинов А.М., Федорова С.В., Макаров А.Г. Прогнозирование деформационных процессов полимерных материалов в условиях меняющейся температуры // Дизайн. Материалы. Технологии. 2009. № 3. С. 69–71.Goludin E.P. (2009). Variant staticheskoy modeli neizotermicheskoy polzychesty polyvinilhloridnogo plasticata [Variant of non-isothermal creep static polyvinylchloride plastic model]. Vest. Samar. gos. tehn. un-ta. Ser. Fiz-mat. nauki, (1), 114-121. (In Russ.)Голудин Е.П. Вариант статической модели неизометрической ползучести поливинилхлоридного пластиката // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки. 2009. № 1. С. 114–121.Mourad A.-H. J., Fouad H., Elleithy R. (2009). Impact of same invironmental conditions on the tensile, creep-recovery, relaxation, melting and crystallinity behavior of UHMWPE-GUR 410-medical grade. Mater. and Des., 30(10), 4112-4119.Mourad A.-H. J., Fouad H., Elleithy R. Impact of same invironmental conditions on the tensile, creeprecovery, relaxation, melting and crystallinity behavior of UHMWPE-GUR 410-medical grade // Mater. and Des. 2009. 30. No 10. Pp. 4112–4119.Elksnite J., Maksimov R.D., Zicans J., Mevi R. (2010). The effect of small additions of a lignid-crystalline polymer on the mechanical properties of polyethylene. Mech. Compos. Mater., 46(1), 77-88.Elksnite J., Maksimov R.D., Zicans J., Mevi R. The effect of small additions of a lignid-crystalline polymer on the mechanical properties of polyethylene // Mech. Compos. Mater. 2010. 46. № 1. Pp. 77–88.Sherstnev V.A., Goldman A.Y. (1976). Ustanovka dlya ispytany polymernykh materialov na ustalost v usloviyah ploskogo napryazhennogo sostoyaniya [Equipment for polymer material testing on fatique under flat stress state]. Problemy prochnosty, (12), 11-113. (In Russ.)Шерстнев В.А., Гольдман В.А. Установка для испытаний полимерных материалов на усталость в условиях плоского напряженного состояния // Проблемы прочности. 1976. № 12. С. 11–113.Ogorodov L.I. (1979). Ustanovka dlya ispytany polymernykh materialov v usloviyah ploskogo napryazhennogo sostoyaniya pri staticheskom i tsyclicheskom nagruzhenii [Equipment for polymer material testing under flat and cyclic loadings]. Mechanica. RZH, (1096). (In Russ.)Огородов Л.И. Установка для испытаний полимерных материалов в условиях плоского напряженного состояния при статическом и циклическом нагружении // Механика. РЖ. 1979. № 1096 С. 65–82.Ogorodov L.I., Kotyakov L.F., Kyrilovich N.N. (2006). Deformirovaniye polycristallicheskih polymernykh materialov v usloviyah kratkovremennogo nagruzheniya [Deformation of polycrystalline polymer materials under short-time loading]. Nauchno-technicheskie problem razvitiya proizvodstva himicheskih volokon v Belarusi. Materialy tretei Belorusskoy naucho-practicheskoy conferentsii, 329-333. (In Russ.)Огородов Л.И., Котяков Л.Ф., Курилович Н.Н. Деформирование поликристалических полимерных материалов в условиях кратковременного нагружения // Научно-технические проблемы развития производства химических волокон в Беларуси: Материалы III Белорусской научно-практической конференции. 2006. С. 329–333.Belan-Gaiko V.N., Ogorodov L.I. (2012). Geometricheskoe podobie deviatorov napryazheniy I skorostey deformatsii polzychesty polimernykh materialov v usloviyah lineinogo, slozhnogo proportsionalnogo I tsiclicheskogo regimov nagruzheniya [Geometrical similarity of stress deviators and creep deformation speeds of polymer materials under linear, complex proportional and cyclic loading modes]. Vuzovskaya nauka - regionu. Materialy desyatoi Vserossiiskoy conferetsii. Vologda: VSTU Publ., 305-310. (In Russ.)Белан-Гайко В.Н., Огородов Л.И. Геометрическое подобие девиаторов напряжений и скоростей деформации ползучести полимерных материалов в условиях линейного, сложного, пропорционального и циклического режимов нагружения // Вузовская наука – региону: материалы X Всероссийской конференции. Вологда: ВоГТУ, 2012. С. 305–310.Loginova I.I., Artamonova D.A., Stolyarov O.N., Melnikov B.E. (2015). Vliyanie structury na vyazkouprugie svoistva geosynteticheskih materialov [Structure influence on the viscoelastic properties of geosynthetic materials]. Magazine of Civil Engineering, 4(56), 11-18. (In Russ.)Логинова И.И., Артамонова Д.А., Столяров О.Н., Мельников Б.Е. Влияние структуры на вязкоупругие свойства геосинтетических материалов // Инженерностроительный журнал. 2015. № 4 (56). С. 11–18.Nickolaeva I.P., Ogorodov L.I., Yakovleva E.L. (2017). Polzychest modificatsiy polytetraftorethylena pri razlichnykh regimah nagruzheniya [Creep of polytetrafluoroethylene modifications under various loading conditions]. Construction of Unique Buildings and Structures, 3(54), 7-17. (In Russ.)Николаева И.П., Огородов Л.И., Яковлева Е.Л. Ползучесть модификаций политетрафторэтилена при различных режимах нагружения // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2017. № 3 (54). С. 7–17.