Термины, связанные с цементом. Деформации определяется

Главная --> Справочник терминов

Деформации определяется Итак, течение под давлением, как видно из рис. 11.7, характеризуется широкой ФРД, в которой минимальная величина деформации оказывается равной нулю. Очевидно, что все устройства, работа которых основана на принципе потока под давлением, являются плохими ламинарными смесителями.

Релаксационные процессы обусловливают так называемый гистерезис, проявляющийся в несовпадении деформационных кривых е = /(а), получаемых при постепенном увеличении напряжения и при постепенном его уменьшении. При нагружении образца полимера деформация его за конечный промежуток времени не успевает развиться полностью. Следовательно, значения деформации оказываются меньше равновесных. При разгрузке образца он не успевает полностью сократиться и в каждый момент времени значение деформации оказывается больше его равновесного значения. Поэтому при неравновесной деформации кривые нагрузка — удлинение не совпадают. График, отражающий эти зависимости, имеет вид петли, которая называется петлей гистерезиса (рис. V. 12). Площадь петли гистерезиса может быть представлена в виде суммы двух интегралов:

Роль внешних сил состоит в том, что они приводят к возникновению внутренних напряжений, вызывающих частичное выпрямление полимерных цепей и уменьшение энтропии системы. В результате возрастает А5крист, AF = A// — ГА5 становится меньше нуля и равновесным для данных температуры и степени деформации оказывается кристаллическое состояние. Тем самый создаются благоприятные условия для правильной укладки звеньев макромолекул и образования кристаллической" решетки. При снятии растягивающей нагрузки созданные ею напряжения исчезают, цепи снова свертываются под влиянием теплового движения, нарушается правильная укладка звеньев и кристаллиты плавятся.

Роль внешних сил состоит в том, что они приводят к возникновению внутренних напряжений, вызывающих частичное выпрямление полимерных цепей и уменьшение энтропии системы. В результате возрастает А5крист, &.F = &H — ГА5 становится меньше нуля и равновесным для данных температуры и степени деформации оказывается кристаллическое состояние. Тем самый создаются благоприятные условия для правильной укладки звеньев макромолекул и образования кристаллической" решетки. При снятии растягивающей нагрузки созданные ею напряжения исчезают, цепи снова свертываются под влиянием теплового движения, нарушается правильная укладка звеньев и кристаллиты плавятся.

Если интервал температур эксплуатации изделий расширен в сторону более высоких температур и находится, например, в пределах от t\ до t'z, то при соблюдении условия минимальной вязкости, равной 10'° пз (во избежание необратимой деформации), оказывается •невозможным использовать данный пластификатор, поскольку при температуре t'i и нижнем пределе концентрации пластификатора х\ вязкость пластифицированного полимера будет ниже 10'° пз. Следовательно, необходимо выбрать другой пластификатор, у которого наблюдается меньший перепад вязкости при изменении тем-лературы.

Одновременное развитие всех этих видов деформации приводит к тому, что полимеры обладают в условиях установившегося течения свойствами так называемых аномально-вязких или неньютоновских жидкостей. Это означает, что при весьма малых напряжениях сдвига реологические свойства расплава характеризуются постоянной ньютоновской вязкостью. В этой области скорость накопления высокоэластических деформаций оказывается меньше скорости их релаксации, быстро увеличивающейся с увеличением деформации. Поэтому величина накопленной обратимой деформации оказывается невелика, а материал течет с постоянной ньютоновской вязкостью т)0 (рис. 1.8, область ОА). Дальнейшее увеличение напряжения (или скорости деформации) приводит к тому, что накапливающаяся деформация уже не успевает релаксировать. Поэтому какая-то часть деформации

Заменяя в выражении (V.26) отношение скоростей деформации отношением напряжений, можно получить две новых формы записи квадратичного инварианта, в которых отношение скоростей деформации оказывается заменено отношением напряжений сдвига:

Детальное исследование пластических деформаций ориентированных полимеров оказалось особенно плодотворным благодаря двум обстоятельствам. Во-первых, хотя критерий текучести для таких материалов более сложен, чем для изотропных сред, он позволяет установить корреляцию между наблюдаемыми механическими свойствами и особенностями молекулярного строения полимера. Во-вторых, при рассмотрении молекулярных превращений, происходящих в связи с развитием пластической деформации, оказывается возможным применить технику рентгеновской дифракции, поскольку исходный материал обладает высокоупорядоченной структурой. Даже такие методы макроскопических наблюдений, как измерение двойного лучепреломления, оказываются гораздо более надежными для оценки структурных превращений, когда исследуются ориентированные материалы, а не изотропные.

Во многих работах [17, 39 — 46] предполагалось, что приложенные напряжения вызывают мо.лекулярное течение по механизму, в существенных чертах тождественному предложенному Эйрин-гом, согласно которому внутренняя вязкость должна понижаться с увеличением напряжения. Тогда предел текучести отвечает такому напряжению, при достижении которого внутренняя, вязкость снижается настолько, что создаваемая скорость деформации оказывается равной скорости пластического течения ё, предсказываемой уравнением Эйринга. Отсюда следует, что

Проведя испытания с помощью высокоскоростных разрывных машин, Эванс, Нара и Бобалек [38] показали, что корреляция между энергией разрушения, найденной по методу падающего груза (образец без надреза), и площадью под кривой Нагрузка — удлинение при низких скоростях деформации оказывается довольно плохой, но при использовании средних скоростей деформации эта корреляция значительно улучшается (рис. 12.17). Корреляция, однако, вновь ухудшается при переходе к очень высоким скоростям деформации. Эти факты показывают, что такое сравнение не может быть удовлетворительным без понимания механизма разрушения, происходящего под действием удара. Бакнелл сопоставил значения энергии образования поверхности разрушения и сопротивления удару на примере полистирола. Он показал, что сопротивление удару по Изоду (с надрезом) равное 0,645 кгс-см/ем2, эквивалентно 1,02-10' эрг для стандартного образца толщиной 6,3 мм, т. е. 8,5-105 эрг/сма. Это сравнимо со значением (3,0 _:- 0,25) 105 эрг/см2, полученным в работах Бенбоу и Рэслера — Берри. Близость приведенных значений указывает на то; что основная часть энергии при испытании на стойкость к удару диссипирует в процессе разрушения аналогично тому, как это происходит в опытах по раскалыванию, где условия испытания идентифицированы более точно.

При снятии механического поля энергии теплового движения оказывается недостаточно для того, чтобы полностью вернуть полимерные молекулы в исходное состояние, и поэтому часть деформации оказывается как бы «замороженной». Последующий нагрев выше температуры стеклования сообщает сегментам молекул необходимую подвижность, и образец возвращается в исходное состояние [7].

Течение смесей при высоких скоростях сдвига. Процесс переработки эластомеров при высоких скоростях деформации определяется тремя основными факторами: 1) пластицируемостью (т. е. изменением молекулярной массы) каучуков в процессе переработки; 2) эффективной вязкостью полимера при течении в органах перерабатывающего оборудования и зависимостью ее от скорости (напряжения) сдвига; 3) вязкоупругими эффектами нарушения процесса течения смеси, приводящими к искажению формы изделий.

В процессе растяжения осуществляется также сдвиговая деформация (см. рис. 3.3, 6-2,2'), так как при этом реализуется плосконапряженное состояние. Напряжение сдвига т при обратимой деформации определяется как отношение силы к площади поверхности, к которой она приложена.

При постоянном напряжении соотношение отдельных частей деформации определяется температурой, при которой происходит деформирование. Область стеклообразного состояния находится в диапазоне от Гхр до Гс, где Тхр - температура хрупкости, ниже которой гибкость макромолекул не проявляется (рис. 3.7).

Среднее значение деформации определяется уравнением

При -неустановившемся течении зависимость продольной вязкости от относительной деформации определяется скоростью деформации (рис. V. 7). На начальном этапе развития (область А) вязкость пропорциональна деформации, что было показано Карги-ным и Соголовой на примере высокомолекулярного полиизобути-лена *. Область А будет тем шире, чем выше скорость деформации. Физический смысл нарушения пропорциональности связан с протеканием при деформировании конкурирующих процессов: ориентации, обусловливающей рост К, и разрушения надмолекулярной структуры, приводящей к падению К (см. гл. VI). Для легкости сопоставления данные зависимости сдвиговой вязкости, например от скорости деформации, представляются в приведенных координатах (рис. V. 8). Таким ? образом удается уложить на одну обоб- "^ щенную кривую данные для вязкости при ? различных температурах и даже для различных полимеров. Независимость хода кривых от температуры (температурно-

растяжения — одноосная деформация. Величина деформации определяется в этом случае как относительное удлинение образца в направлении растяжения. При изменении его длины от начальной /о до данной / деформация

Напряжение сдвига (т) в обратимой деформации определяется как

Относительны!! вклад каждого вида деформации определяется условиям» деформирования (температура, скорость), физическим и фазовым состоянием по шмера и ею структурой

Влияние частоты деформации определяется изотермнчпостью процесса. Повышение частоты в неизотермических условиях (например, при многократных деформациях массивных изделий, изготовленных из материала с плохой теплопроводностью) приводит к снижению числа циклов до разрушения ввиду высокого теплообразования в сис!еме и интенсивного протекания реакций окисления. Если же деформирование полимера происходит в изотермических условиях (например, тонкостенных издсчий с хорошей теплопроводностью) при наличии агрессивного реагента (например, озона), то скорость усталостного разрушения Ми определяется зависимостью

Прочность кристаллических или аморфных полимеров, кристаллизующихся при деформации, определяется способностью полимера к перестройке исходной надмолекулярной структуры при деформировании

Общей причиной аномального поведения полимеров при течении является одновременное развитие всех видов деформации [см. уравнение (1.1)] и их релаксационный характер. В первой области скорость накопления высокоэластической деформации меньше скорости релаксации, вследствие чего величина накопленной высокоэластической деформации незначительная и материал течет с постоянной ньютоновской вязкостью [i0. Увеличение напряжения или скорости деформации приводит к тому, что деформация не успевает релаксировать. Поэтому часть общей деформации носит высокоэластический характер. Увеличение скорости деформации приводит к тому, что между скоростью накопления высокоэластической деформации и скоростью ее релаксации устанавливается динамическое равновесие. Этому режиму деформации полимера соответствует свое значение сопротивления деформации, мерой которого обычно считают величину коэффициента эффективной вязкости. Таким образом, зависимость эффективной вязкости от скорости деформации определяется комплексом релаксационной структуры полимера. Кроме того, нужно иметь в виду изменения структуры полимеров в процессе течения, которые также являются причинами аномалии вязкости. Эти изменения предполагают уменьшение сил взаимодействия между соседними слоями, происходящее, в конечном счете, вследствие очень высоких значений молекулярной~массы полимера. Изменение структуры материала может происходить в следующих направлениях: анизодиаметричность макромолекул и возможность ориентации их в потоке, межмолекулярное взаимодействие и затраты сравнительно небольших усилий для его нарушения, разрушение

Детальное обсуждение Детального рассмотрения Дезактивации катализатора Диэлектрические постоянные Диэлектрическими показателями Диэлектрической проницаемости Диацетильные производные Дальнейшего хлорирования Диагонально резательной