Как уже отмечалось, недостатком полимеров является их неограниченная ползучесть. Поэтому стремятся комбинировать полимер с упругим волокнистым наполнителем так, чтобы обеспечить совместность их работы под нагрузкой во всем объеме материала. Этим избегают неограниченной ползучести пластмасс, сохраняя в то же время достаточную пластичность.
В дереве сама природа позаботилась об этом, создав композиционный материал, в котором сочетаются вязкий компонент — лигнин и кристаллический наполнитель — мицеллы (см. рис. 10).
Механизм ползучести пластмасс можно представить структурной диаграммой (рис. 19). По оси абсцисс откладываются площади поперечного сечения элемента, по оси ординат — напряжения. Рассмотрим простейшую модель пластмассы, состоящую только из двух компонентов: из вязких частиц с модулем Е2, у которых длительная прочность равна нулю, и упругих с модулем Е1 у которых длительная прочность совпадает с пределом прочности σпч. Полная площадь поперечного сечения F элемента изображается отрезком OD1 и состоит из вязкого компонента площадью OC1=mF и упругого компонента площадью C1D1=(1—m)·F.
При приложении фиксированной нагрузки при условии совместности деформаций компонентов в элементе развиваются напряжения а0, изображенные на графике прямой АВ (рис. 19, а). Одновременно начинается процесс ползучести, сопровождающийся перераспределением нагрузки между компонентами, причем доля загружения вязкого компонента уменьшается, а упругого увеличивается (рис. 19, б). Процесс ползучести затухает вплоть до момента, когда вязкий компонент полностью перестает воспринимать внешнюю нагрузку. В упругом компоненте напряжения, изображенные прямой А2В2, еще не достигли предела прочности, изображенного отрезком CD (рис. 19, в). При этом начальные напряжения а0 возрастают до ст в упругом компоненте, а деформация элемента в целом увеличивается с ε0 до ε. Очевидно, что если начальный уровень загружения повысить так, чтобы конечное значение напряжений сделалось равным пределу прочности упругого (σ=σпч) компонента, то будет достигнута длительная прочность материала в целом (σ0=σдл). При этом ползучесть из затухающей превращается в нарастающую и по истечении какого-то времени материал разрушается.
В случае загружения в пределах длительной прочности после окончания процесса ползучести имеем (рис. 19, г)
Отсюда получим
Таким образом, величина Е(1—m) является длительным модулем деформаций, а его отношение к модулю упругости — длительным деформационным коэффициентом nдл=(1—m).
При σ=σпч, когда σ0=σдл имеем по структурной диаграмме
Структурные диаграммы позволяют установить для конструкционных пластмасс такие важные структурные критерии, как коэффициенты длительной прочности и деформативности (они могут быть равны и неравны друг другу), которые используются при нахождении расчетных механических характеристик материалов.