Термины, связанные с цементом. Изменения напряжения

Главная --> Справочник терминов

Изменения напряжения Полимерные и композиционные материалы относятся — в соответствии с принятой в настоящее время терминологией [32] — к классу материалов с длинной памятью. Это означает, что напряжения в данной частице в данный момент времени зависят не только от текущих значений деформаций, температуры и других определяющих параметров, но и от значений этих параметров во все предшествующие моменты времени — от истории процесса деформирования данной частицы. Зависимость от истории процесса проявляется, в частности, в том, что в простейших экспериментах на чистое растяжение имеют место такие явления, как ползучесть п релаксация (ползучестью называют процесс изменения во времени деформаций при неизменных напряжениях, релаксацией — процесс изменения напряжений во времени при неизменных деформациях).

Перед испытанием на ползучесть проводятся предварительные испытания материала для установления диапазона изменения напряжений. Определяется предел кратковременной прочности R и предельная деформация еп. Испытания проводят при постоянной температуре и влажности материала.

До сих пор рассматривалось напряженное состояние в некоторой точке системы. Для условий равновесия можно получить определенные соотношения, описывающие закономерность изменения напряжений при переходе от точки к точке. Эти соотношения можно получить либо из баланса сил, действующих на бесконечно малый дифференциальный элемент среды, либо из уравнения движения (которое также является результатом подобного общего баланса сил), полагая все компоненты скорости и градиенты гидростатического давления равными нулю. Для любого плоского сечения можно получить следующие два уравнения равновесия:

При вязком течении происходит непрерывный процесс разрушения и перестройки его надмолекулярной структуры. Разрушение ее идет тем быстрее и дальше, чем больше Р и скорость вязкого течения. В процессе течения надмолекулярная структура полимера обратимо разрушается, причем тем сильнее, чем выше напряжение сдвига. При этом разрушение структуры происходит так, что сегменты полимерных цепей, входящие в надмолекулярные образования, отрываются по одному и энергия активации U перехода сегментов в свободное состояние равна энергии активации течения полимера. Отрыв сегментов от структурных микроблоков происходит под действием теплового движения, так как Р недостаточно велико, чтобы существенно влиять на процесс отрыва, поэтому в некоторой области изменения напряжений (/=const.

Как правило, в области стеклообразного состояния внутренние напряжения в эпоксидных компаундах линейно зависят от температуры и становятся практически равными нулю около температуры стеклования. В тех случаях, когда температура отверждения ниже температуры стеклования, температура Го линейно зависит от температуры отверждения и обычно превышает ее на 15—20 °С [45, 46]. При оценке и исследовании внутренних напряжений в эпоксидных компаундах следует учитывать влажность окружающей среды, так как напряжения в эпоксидных полимерах сильно зависят от влажности [47]. В некоторых случаях может изменяться даже знак внутренних напряжений [47], что приводит к неправильному представлению об уровне напряжений в полимере. Скорость изменения напряжений при увлажнении зависит «от коэффициента диффузии воды в компаунде и его толщины; процесс этот может быть весьма длительным. В сухой атмосфере внутренние термические напряжения в эпоксидных компаундах практически не изменяются во времени [47]. Данные о сравнительно быстром снижении внутренних напряжений при комнатной температуре, приводимые некоторыми авторами, связаны, вероятно, с диффузией воды из атмосферы.

простого, равномерного и статического нагружений, определяется шестью функциями (см. выражение 11.11) от температуры и значения времени, прошедшего от начала нагр ужения до разрушения, шестью компонентами постоянных скоростей и изменениями компонент напряжений и значениями двух матриц, определяющих взаиморасположение осей нагр ужения, главных осей напряжений и осей материала. Число возможностей осуществления простых путей нагружения бесконечно. В зависимости от соотношений значений скоростей изменения напряжений ахх, ауу, . . ., аху имеются различные значения тензора прочности. Если функции /ар в выражении (II. 11) известны, то выражение (11.11) становится уравнением поверхности в шестимерном пространстве напряжений, в котором каждая точка поверхности определяет тензор прочности, соответствующий одному виду простого нагружения. Поверхность, описываемую уравнением (II. 9), называют поверхностью прочности. Опытным путем определяют поверхность прочности для частных случаев простого нагружения, затем описывают эту прочность математической зависимостью и, если это удается, получают феноменологическое представление о функциях /ар.

Запись зависимости a(t) в комплексной форме используется для удобства последующих преобразований. Что касается наблюдаемого изменения напряжений, то можно рассматривать либо действительную (Rea= —ovcoscoO, либо мнимую (Ima = a0 sin со^) часть записанного выражения; различие не имеет принципиального значения.

В процессе сушки на самописцах записывались кривые изменения напряжений усадки. Периодически с помощью реперов, установленных

На рис. 5 показаны кривые изменения напряжений в центре сферических образцов. Как следует из рисунка, с увеличением степени дисперсности (см. кривые 2—4 и табл. 1) максимумы напряжений сдвигаются в сторону меньших влажностей. Несколько отличен от этих кривых график /. В этом случае торф подвергался перемешиванию в шне-ковом механизме. В нем были различные фракции, в том числе крупные волокна. В образцах 2—4 волокна торфа были разрезаны ножами лабораторного перерабатывающего механизма. С ростом диспергирования наблюдалось увеличение однородности торфа и количества тонкодисперсных фракций (см. табл. 1). При каждой дисперсности материала механизм сушки различен. Как уже отмечалось для цилиндрических образцов, с увеличением степени дисперсности напряжения возникают при меньших влагосодержаниях, так как подвижность скелета позволяет проводить усадку более интенсивно и выжимать воду на поверхность. Поэтому вход воздуха внутрь образца с увеличением переработки имеет место при более низких влагосодержаниях. Несколько отличный характер изменения напряжений в первом образце (кривая 1} был вызван, по-видимому, большой неоднородностью частиц и наличием круп-

Важность обсуждения вопроса о характере изменения напряжений в области максимума деформационной кривой связана с тем что разрушение образца происходит в пластическом

Если созданы условия, отвечающие достижению состояния текучести идеализированного жесткопластического материала, то дальнейшее развитие деформации будет происходить, без изменения напряжений и определяться лишь движением внешних границ тела, например законом перемещения зажимов образца в испытательной машине. Это означает, что не существует какой-либо однозначной связи между напряжениями и суммарной пластической деформацией. Вместо этого следует установить связь между напряжением и приращением пластической деформации. Впервые эта идея была высказана Сен-Венаном, который предположил, что в изотропном материале главные оси приращений деформации параллельны главным осям тензора напряжений.

возникают вследствие смещения цепей или их частей относительно окружающей матрицы. Если разделить невытянутую цепь на небольшие участки, предположительно идентичные по длине, то получим участки с совершенно различной конформа-цией. Вместе с модулями отдельных участков цепи ?,- наиболее вероятно будут изменяться и их потенциалы взаимодействия Vj = —Wiifi/2. Чтобы получить осевое смещение произвольного числа частей цепи, следует использовать результаты Кауша и Лангбейна [21], которые нашли, что изменения напряжения цепи 0 и смещения и в неоднородной матрице интерполируются экспоненциальным законом:

Отсюда следует, что при ламинарном смешении решающим фактором является величина деформации, тогда как скорость деформирования и напряжение не играют никакой роли. Это справедливо в случае смешения материалов, не обладающих пределом текучести (и способных к образованию смесей) [1]. Величина напряжения сдвига при этом не имеет значения, поскольку речь идет о степени смешения (разумеется, потребляемая мощность зависит от напряжения сдвига). Если же смешиваются компоненты, которые можно размельчить, только приложив к ним усилия, превышающие их предел текучести, то в этом случае локальные напряжения играют главную роль. Примерами таких компонентов являются агломераты технического углерода и ассоциаты вязкоэластичного полимера. Кроме того, для некоторых систем (в частности вязкоэластич-ных) очень важными факторами могут быть скорость нагружения и локальные изменения напряжения. Для систем твердое вещество-жидкость такой вид смешения называют диспергирующим смешением [5], а для систем жидкость—жидкость—гомогенизацией. При описании диспергирующего смешения мы будем в дальнейшем использовать термин «предельная частица», т. е. наименьшая частица дисперсной фазы в смеси.

ции* напряжения. Таким образом, релаксация напряжения состоит в понижении с течением времени напряжения, нужного для обеспечения определенной величины деформации. Кривая изменения напряжения при е = const, называемая кривой релаксации напряжения, дана на рис. 24. На кривой можно выделить начальный криволинейный участок АБ и прямолинейный участок БВ. Момент, соответствующий окончанию начального участка АБ, определяет достижение равновесного состояния. Время, которое необходимо для достижения равновесного напряжения, называется временем релаксации. Время релаксации напряжения наполненных резин больше, чем ненаполненных.

Максвелл показал, что скорость изменения напряжения в t модели выражается законом: для деформации сдвига

Из уравнения (22) следует, что а < аэ, т. е. напряжение в образце уменьшается во времени, причем за очень большой промежуток времени t напряжение теоретически должно понизиться до пуля. Однако основная часть изменения напряжения происходит

Типичная деформационная кривая каучукоподобпого полимера представлена на рис, 62 (стр. 163). Первый участок отвечает очень небольшим деформациям, которые формально подчиняются закону Гука; л а этом участке модуль постоянен и не очень велик Второй участок кривой отвечает развитию высокоэластической деформа-они, природа которой подробно рассмотрена в главе VII; при этом модуль составляет величину порядка 0,02 кГ/слг2. На третьем участке наблюдается резкое возрастание модуля, т. е. малым изменениям деформации соответствуют большие изменения напряжения Это связано с распрямлением цепей и изменением энергии их взаимодействия Г[ри деформации (стр. 163). При определенном значении напряжения образец разрывается (точка А)

Таким образом, расчетная толщина стенок газопроводов может быть существенно уменьшена при условии установки регулирующей и предохранительной арматуры. При эксплуатации месторождения происходит снижение величины и устьевого давления, а следовательно, и давления в шлейфовом газопроводе, что, в свою очередь, снижает напряжение в металле. При добыче кислых газов напряжение металла зависит также и от скорости коррозии. Если снижение давления в системе обусловливает уменьшение напряжений, то вследствие общей коррозии напряжение в стенках газопроводов увеличивается. В итоге характер изменения напряжения в металле шлейфовых газопроводов будет определяться динамикой протекания процесса общей коррозии и скоростью снижения давления в системе.

собой потенциометр, регистрирующий изменения напряжения.

Слои смеси, непосредственно прилегающие к поверхностям рабочих валков, затягиваются в зазор. В области деформации на грани^ цах раздела прямых и обратных потоков, очевидно, имеются очаги и с нулевыми относительными скоростями. На некотором расстоянии (по оси Ох) от входа в область деформации потоки смеси, увлекаемые рабочими валками, сливаются в общий поток, скорость движения которого равна средней скорости движения поверхностей рабочих валков. Это так называемое нейтральное сечение (NiN2), в котором кривая изменения удельного давления в области деформации достигает своего максимального значения, а кривая изменения напряжения сдвига проходит через нулевое значение (рис. 5.3). Нейтральное сечение при переработке резиновых смесей на вальцах находится примерно на расстоянии (Vg-^A^a от плоскости, проходящей через оси вращения рабочих валков (а — расстояние от плоскости, проходящей через оси вращения валков, до верхней точки соприкосновения резиновой смеси с поверхностью одного из валков). Положение нейтрального сечения может изменяться в зависимости от свойств материала, конструкции вальцев, величины запаса смеси, зазора между валками и т. д.

Для нахождения z необходимо определить интеграл по кривой изменения напряжения сдвига в области деформации (см. рис. 5.4) на поверхности контакта обрабатываемого материала с рабочей поверхностью валка:

изменения напряжения сжатия, релаксации напряжения, статического модуля и остаточной деформации при набухании ведут по ГОСТ 9.070—76. Испытания проводят в среде стандартных жидкостей при температурах от (23 ± 2) до (100 ± 2) °С (ГОСТ 9.062—75), при (50 ± 2) °С (ГОСТ 9.065—76) и от (20 ± 2) до (200 ± 2) °С (ГОСТ 9.070—76). Продолжительность испытаний соответственно до момента разрыва образца, но не более 10 ч; то же не более 100 ч; (72 ± 1) ч при температурах 20 и 23 °С и кратное 24 ч, но не более 168 ч при повышенных температурах.

Изменение механизма Изменение молекулярной Изменение оптической Изменение пластичности Изменение положения Изменение распределения Изменение содержания Изменение свободной Ингибиторов окисления