Главная --> Справочник терминов


Характеристик вязкоупругих Противоречие между тезисом о критическом характере разрыва и обильным экспериментальным материалом, свидетельствующем о зависимости характеристик прочности от температуры и времени или скорости нагружения, пытались устранить различными допущениями. Например, химическими изменениями, связанными с процессом сорбции влаги из воздуха поверхностью трещин в стекле. Сорбция паров воды протекает во времени и сопровождается понижением поверхностного натяжения, которое определяет критическое, напряжение разрушения [25, с. 341; 26; 27]. Временную зависимость прочности объясняли также повышением напряжения на упругих элементах вследствие релаксации напряжения в вязкопластичных частях системы [28, 29].

Определение характеристик прочности обычно связано с достижением высоких значений напряжений и деформаций. При этом точность определения значений характеристик причнОСТй зависит от корректного выбора испытательных приборов и машин. Основные требования к испытательной аппаратуре сводятся в основном к тому, чтобы деформации их рабочих частей не были соизмеримы с деформацией испытуемых образцов и, чтобы инерционность подвижных частей не искажали результаты замеров [43, с. 54—58].

затруднение принципиального характера. Оно заключается в том, что зависимость характеристик прочности от температуры изображается кривыми с экстремумами. Эти кривые имеют различный наклон, и положение точек экстремумов зависит от режима деформирования. Для того чтобы ответить на вопрос, какой из двух сравниваемых полимеров прочнее, необходимо конкретизировать условия испытания по температуре и режиму деформирования. Сравнение прочности полимеров независимо от режима деформирования производят, определяя максимальную прочность путем измерений в широком интервале температур и скоростей деформации.

Из рассмотрения приведенных кривых следует также, что значение разрушающего напряжения ар, соответствующее максимуму кривой, уменьшается с увеличением толщины образцов (см. рис. 1.6). Естественно, что чем больше объем испытываемых образцов, тем вероятнее наличие в нем более опасных крупных дефектов. При деформации увеличиваются все дефекты, но наибольший дефект разрастается быстрее и его рост заканчивается разрывом образца. Отсюда следует, что размеры образца влияют на абсолютные значения характеристики прочности. Поэтому сравнение характеристик прочности возможно при условии испытания образцов одинаковых формы и размера.

Образец материала можно сравнить с таблицей случайных чисел и, если последнюю разделить на части равных размеров (образцов), каждая из которых содержит несколько чисел, то в каждой части будет содержаться некоторое наименьшее число. Можно принять, что эти числа пропорциональны прочности, тогда разрушение образца произойдет при достижении наименьшего значения прочности, выраженного наименьшим из случайных чисел. Распределение значений характеристик прочности оказывается по Кейсу аналогичным распределению наименьших чисел.

Результаты испытаний на долговечность, полученные при ар = const, можно выразить в терминах характеристик прочности при постоянной скорости роста напряжения ю. При возрастании напряжения с постоянной скоростью о, согласно приведенному выше критерию разрыва, для определения напряжения а == tut, при котором произойдет разрыв образца, надо проинтегрировать уравнение [49, с. 68]:

Испытания этого типа представляют не только практический, но и теоретический интерес: они важны для решения таких принципиальных вопросов, как, например, изменяется ли вид темпе-ратурно-временной зависимости характеристик прочности при переходе от одноосной к сложному виду деформаций и изменяются ли при этом параметры уравнений?

Другой принцип установления зависимости характеристик прочности от различных факторов заключается в том, что разрушение полимеров рассматривается как предельный случай соотношений между напряжением, деформацией и временем или его производной.

По-видимому, наиболее общий подход к геометрической интерпретации характеристик прочности дан А. К. Малмейстером [1 ] в теории, развитой им в результате обобщения теорий прочности неполимерных материалов [280—283]. За меру прочности им принято Ор, которое рассматривается как тензор ар (тензор прочности). Тензор прочности выражается через свои компоненты, определенные в данной системе координат.

Малмейстер выбирает три системы координат. Оси первой системы координат а, Ь, с. . . = I, II, III . . . совместимы с осями материала (могут совпадать с осями симметрии характеристик прочности или деформации или с осями испытываемого образца).

Зависимость характеристик прочности от скорости деформации также наблюдалась неоднократно [422, с. 160; 424, с. 267; 425, с. 565]. Испытания бутадиен-стирольных вулканизатов на разрыв, проведенные при скорости растяжения 0,0417; 0,345; 3,191; 31,917%/с, показали, что между разрушающим напряжением и скоростью растяжения с точностью примерно до 10% соблюдается зависимость следующего вида [424, с. 2671:

полученными из характеристик вязкоупругих свойств полимера методом ВЛФ*.

Важной разновидностью измерения динамических характеристик вязкоупругих материалов по методу вынужденных колебаний является вариант, когда пластина А закрепляется неподвижно, а задается сила /, действующая на пластину В по закону:

Экспериментальные исследования характеристик вязкоупругих свойств полимеров проводятся в настоящее время очень интенсивно, причем используется большое число разнообразных методов. В этой главе будет предпринята попытка охарактеризовать возможные типы методов, а также будет приведено несколько примеров конкретных экспериментальных устройств. Более детально с данным вопросом можно ознакомиться по специальным монографиям [1, 2] и обзорным статьям [3 — 5].

Известно большое число разнообразных методов, применяемых для измерения механических характеристик вязкоупругих материалов [1]. Необходимость создания различных методов диктуется тем, что каждый из них ограничен по диапазону измеряемых значений модуля и создаваемых скоростей деформации. Даже используя все разнообразие предложенных методов, не удается измерить характеристики любых образцов во всем диапазоне скоростей деформации или частот гармонических коле-•баний.

5.1. Изменение динамических характеристик вязкоупругих материалов при установившемся сдвиговом течении. 312

2.2. Концентрационно-инвариантные характеристики вязкбупру-гих свойств растворов. Эмпирический подход к построению концен-трационно-инвариантных характеристик вязкоупругих свойств полимерных систем основан на наблюдениях, совершенно аналогичных описанным выше при обсуждении принципа температурной суперпозиции. Если зависимости G' (со) и G" (со) для растворов различных концентраций подобны по форме, то они могут быть совмещены друг с другом путем горизонтального сдвига вдоль оси Ig ш на величину ^концентрационного фактора ас, который зависит от концентрации. Но при этом следует также учесть необходимость вертикального сдвига вдоль оси модулей. Поэтому при построении концентра-лдонно-инвариантных характеристик вязкоупругих свойств удобно исходить из рассмотрения заранее нормированных функций, как это

Эксперимент показывает, однако, что введение в ас концентрации в первой степени не обеспечивает в общем случае получения концен-трационно-инвариантной характеристики динамической вязкости. Поэтому, придерживаясь эмпирического подхода к построению кон-центрационно-инвариантных характеристик вязкоупругих свойств полимерных систем, в качестве аргумента этих зависимостей следует использовать функцию

2.3. Приведение по молекулярной массе. Рассмотрение методов построения характеристик вязкоупругих свойств полимерных сие-

Существенное обобщение модели КСР было достигнуто ее распространением на случай больших деформаций. Это потребовало введения дифференциальных операторов, рассматриваемых при анализе кинематики сплошной среды и использованных для построения нелинейных теорий вязкоупругости. Этим способом были получены все те же результаты, что и при обсуждений феноменологических моделей. Такой подход предполагает решение проблемы корреляции динамических и стационарных характеристик вязкоупругих свойств полимерных систем не в рамках собственно молекулярных представлений, а путем привлечения идей о геометрической нелинейности как причине наблюдаемых эффектов. Поэтому естественно, что применение яуманновской производной в модели КСР приводит к соотношению: т]' (и) = т] (Y) при со = у, а использование тензоров Грина и Фингера для описания больших деформаций — к получению соотношений, вытекающих из теории И. Пао.

5.1. Изменение динамических характеристик вязкоупругих материалов при установившемся сдвиговом течении. Многие специфические свойства полимерных систем обусловлены влиянием деформирования на их релаксационные характеристики. Сущность этого явления состоит в том, что при течении среда подвергается непрерывному внешнему воздействию, характерное время которого определяется величиной у"1 (или характерная частота — величиной у)-Релаксационный спектр системы состоит из набора времен релаксации, распределенных в широком диапазоне значений. Поэтому существуют времена релаксации, много большие у *• По отношению к таким характерным временам релаксация происходить не успевает, и воздействие^ на систему приводит к тому, что в :квазистационарных узлах взаимодействия макромолекул накапливаются большие нере-лаксирующие нагрузки, что приводит к разрушению этих узлов.




Химическим свойствам Химически агрессивных Химически связывать Химически взаимодействует Химической активностью Химической инертности Химической литературой Характеристика реакционной Химической переработки

-