|
|
|
Главная --> Справочник терминов Изменение напряжения Это соотношение имеет качественный характер. Но уже из этого приближенного уравнения видно, что изменение напряжений приводит к изменению всего набора времен релаксации (рис. 2.2) и, следовательно, к соответствующему смещению кривых ползучести вдоль временной шкалы. Если при этом все времена изменяются на одну и ту же величину с ростом напряжения, то все кривые податливости будут «жестко» смещаться вдоль логарифмической шкалы времени без нарушения параллельности их смещения. При этом характеристики длительной упругости остаются постоянными; они инвариантны относительно изменений напряжений. Значит, в полулогарифмических координатах кривые зависимости 3 (т) от In т будут подобны (см. Экстремальное изменение напряжений — нелинейное вязкоупру-гое явление, поэтому оно не предсказывается в рамках теорий линейной вязкоупругости. Заметим, что в процессах переработки полимеров напряжения экстремально возрастают в периоды, соответствующие заполнению формы при литье под давлением и при получении заготовки в периодических процессах формования с раздувом. Полагают поэтому, что эта особенность реологического поведения оказывает влияние на ход этих процессов. Более того, особенности вязкоупругого поведения полимеров, в частности их способность к релаксации напряжений и упругому восстановлению, играют важную роль в процессах переработки полимеров (особенно сильно они влияют на структурообразование и формуемость). Как было показано в гл. 3, остаточные напряжения и деформации, существующие в изделии после формования, в значительной степени определяют его конечные морфологию и свойства. зависящее от времени изменение напряжений при данной температуре и постоянной деформации. возвращается в зону растяжения и т. д. Такое изменение напряжений имеет синусоидальный характер amin = -amax, r = -1, при этом Р = const. Постоянство температуры листа исключает наличие в нем температурного градиента. Для устранения напряжений дается достаточное время. Затем лист быстро охлаждается до такой температуры, при которой вследствие увеличившейся вязкости дальнейшее изменение напряжений уже становится невозможным. В третьем образце в течение почти всего опыта (Р<1) воздух не только не поступал, а даже выжимался капиллярным давлением (кривая 3', рис. 3). К тому же, этот образец имел большую конечную плотность. Это подтверждает описанный выше механизм передачи периферийного капиллярного давления навнеш- g \ 2 ний прочный каркас образца. Необходи- Рис_ 5. Изменение напряжений К первой группе испытаний относится метод крутильных колебаний и модернизация метода распространения ультразвуковых колебаний [11]. Второй тип испытаний связан с использованием двух регистрирующих методов. Оба они — варианты динамических испытаний, в которых задается циклическое изменение напряжений и регистрируется действительная (G') и мнимая (G") компоненты комплексного модуля упругости G*. Эти компоненты связаны соответственно с запасаемой и рассеиваемой энергией в том же смысле, в каком при статических измерениях эти эффекты отражают величины G и т). На изменение напряжений тело мгновенно отзывается деформацией, равной /Ост, которая происходит в фазе с a (t). Кроме того, развивается вязкое, течение по закону: Пусть реологические свойства среды описываются соотношениями линейной теории вязкоупругости и характеризуются функцией ползучести i) (t) или функцией релаксации ср (t). Тогда при деформировании в режиме е = 80 = const изменение напряжений во времени описывается формулой: в режиме V = V0 = const изменение напряжений и скорости нате-кания необратимой деформации описываются формулами *: Экспериментальные результаты можно сформулировать следующим образом. Если течение останавливалось до того, как достигался максимум напряжений тт, то при повторном деформировании вид деформационной характеристики не изменялся. Если течение останавливалось после прохождения максимума кривой т (у), то при повторном деформировании наблюдалось снижение величины тт, тем большее, чем при больших деформациях останавливалось течение. При этом, если деформирование прекращалось после выхода на стационарный режим течения, то при повторном деформировании максимум на кривой вообще не наблюдался. Во всех исследованных случаях напряжения в режиме установившегося течения (определяющие величину эффективной вязкости) оставались неизменными и не снижались как бы долго (до нескольких часов) ни продолжалось деформирование. Если принять величину прочности структуры «свежего» образца за 100%, то изменение этой величины при повторном деформировании после прекращения течения при различной относительной деформации характеризует степень относительного разрушения структуры. Показательной в этом отношении является зависимость (т™ — т8)/(тт — TS) от у, представленная на рис. 3. Здесь %т и т™ — напряжения, соответствующие максимуму кривой для «свежего» и предварительно деформированного до величины у полимера. На том же рисунке нанесена зависимость (т — т5)/(тт — TS) от у, полученная в опытах со «свежим» образцом и показывающая относительное изменение напряжений после прохождения через предел сдвиговой прочности. Как видно из данных рис. 3, наблюдается близкое соответствие между двумя построенными графиками. Разрушение вторичной структуры полимера при его деформировании начинается и протекает наиболее интенсивно в области максимума зависимости т (у). 6. При е = const и Т = const получают релаксационную кривую ст =/(0- Для проведения этого эксперимента необходим прибор, при помощи которого можно быстро производить нужное деформирование образца и сохранять эту деформацию постоянной длительное время. В результате измеряют напряжение в образце и изменение напряжения во времени. Из (9.4) видно, что изменение напряжения со скоростью do/d/ вызывает мгновенную реакцию пружины — ее деформацию со скоростью de/dt. Релаксационные процессы описываются определенными законами. Например, изменение напряжения при релаксации напряжения подчиняется уравнению Максвелла: Связать изменение напряжения с деформацией можно с помощь дифференциального уравнения Б.А.Догадкина с соавт. [37], учитыва! щего упругие и вязкие свойства полимера и время развития упруго Рис. 64. Изменение напряжения при удлинении 100% вулканизатов СКС-30 с анилино-формальдегидной смолой: Уравнения регрессии описывают изменение напряжения при удлинении 300% (Yi, кгс/см2); сопротивление разрыву (Y2, кгс/см2) и сопротивление-раздиру (Y$, кгс/см) резин при вулканизации смолой Фенофор БС-2 (8 вес. ч.) и хлоксилом. (0,8 вес. ч.). Рис. 64. Изменение напряжения при удлинении 100% вулканизатов СКС-30 Уравнения регрессии описывают изменение напряжения при удлинении 300% (У\, кгс/см2); сопротивление разрыву (Y2, кгс/см2) и сопротивление-раздиру (Ys, кгс/см) резин при вулканизации смолой Фенофор БС-2 (8 вес. ч.) и хлоксилом. (0,8 вес. ч.). 2. Структурные изменения при химической релаксации можно определенным образом связать с изменением густоты структурной сетки. Изменение напряжения Поведение полимера в агрессивных средах оценивается по изменению соответствующей характеристики прочности в результате действия агрессивной среды. В большинстве случаев процесс разрушения оценивается по появившимся вследствие воздействия агрессивных сред трещинам на деформированном образце [459, с. 39]. Так, для изучения разрушения растянутого каучука в атмосфере озона был использован метод киносъемки [460, с. 219]. Снятый кинофильм подвергался детальной обработке, сводившейся к оценке числа и размера трещин. Такая оценка проводилась в течение всего процесса разрушения. Из двух фаз разрушения растянутого каучука в озоне (образование трещин и их рост) первая носит статический характер — трещины распределяются по поверхности образца беспорядочно. Скорость же роста трещин постоянна. Она может изменяться только вследствие образования новой трещины по соседству с главной. Трещина, образовавшаяся по соседству с главной, вызывает изменение напряжения в месте роста трещины. Несмотря на то что предложенное Смитом описание кривой напряжение — деформация имеет весьма ограниченную сферу приложения в связи с малой величиной областей линейного вязкоупругого поведения застекло-ванных полимеров, его представления о необходимости точно измерять форму кривой и о возможности построения обобщенных кривых, выражающих зависимость напряжения при заданной деформации от скорости деформации и температуры, имеют общее значение и поэтому получили дальнейшее развитие. Так, для ряда материалов, у которых выявлена существенная зависимость параметров релаксационных процессов от величины деформации, что свидетельствует о выходе за пределы линейной вязкоупругости, были получены обобщенные кривые, выражающие изменение напряжения при заданной деформации в широком диапазоне температур [2].  Измерений механических Измерения деформации Измерения коэффициента Измерения оптической Измерения поглощения Измерения производились Измерения релаксации Инициатора персульфата Измерение плотности |
- |
Навигация