|
|
|
Главная --> Справочник терминов Напряжения деформации 5.1. Кривая напряжения — деформация одиночной цепи 117 В стеклообразном состоянии под воздействием внешнего усилия в полимере появляется упругая (гуковская) деформация. При этом изменяются расстояния между макромолекулами с сохранением их взаимного положения, одновременно происходит также изменение внутренней энергии полимера. При снятии напряжения деформация мгновенно исчезает вследствие изменения внутренней энергии. Ползучесть. Под ползучестью понимают развивающуюся во времени деформацию образца под воздействием постоянного напряжения в различных схемах нагружения, например в условиях растяжения, сдвига или сжатия. Полная деформация нагруженного полимерного образца в любой момент времени суммируется из упругой, высокоэластической и необратамой деформации. Упругая деформация возникает вследствие изменения валентных углов и длин связей. Высокоэластическая деформация развивается во времени с убывающей скоростью и стремится к достижению равновесного значения. Время установления равновесной деформации зависит от конформационного набора цепей, температурных условий опыта и приложенного напряжения. Деформация вязкого течения наблюдается главным образом в полимерах линейного строения. Здесь существенно отметить, что в условиях релаксации макромолекула стремится перейти в равновесное состояние путем превращения вытянутой конформации в свернутую конформацию, а при Мы получили общее уравнение деформации модели вязкоупругого тела. В случае релаксации напряжения деформация постоянна, e=const, а значит de/d?=0. Тогда (9.6) запишется следующим образом: Зависимость общей относительной деформации линейного полимера от времени при постоянном напряжении от выражается кривой ползучести, представленной на рис. 70 На этой кривой участок OABD соответствует изменению относительной деформации при нагру-жении, а участок DCE — при разгружении. Из рисунка видно, что после приложения напряжения деформация развивается мгновенно до величины ОА, затем развитие деформации во времени выражается выпуклой (по отношению к оси орди- Нсравновесный характер деформирования полимеров в высокоэластическом состоянии определяет явления размятчения и гистерезиса. Гистерезис — это отставание во времени реакции потимера на изменяющееся внешнее воздействие. Например, под влиянием растягивающего напряжения деформация — реакция на механическое воздействие — отстает от напряжения. Рассмотрим явисние гистерезиса при растяжении по шмера в статических неравновесных условиях Растянем образец этас-томсра, макромолекулы которого сшиты редкими химическими связями, до удлинения г\ (точка А на рис. 511) и затем со кратим его с топ же скоростью до о —0. Кривые растяжения ОА и сокращения АС' не совпадают, образец полностью не сокращается, а имеет остаточную деформацию е =Ё2. вые напряжения — деформация при растяжении и учести, представленной на рис. 70 На этой кривой участок OABD соответствует изменению относительной деформации при нагру-жении, а участок DCE — при разгружении. Из рисунка видно, что после приложения напряжения деформация развивается мгновенно до величины О А, затем развитие деформации во времени выражается выпуклой (по OABD соответствует менению относительной деформации при нагру-жении, а участок DCE — при разгружении. Из рисунка видно, что после приложения напряжения деформация развивается мгновенно до величины О А, затем развитие деформации во времени выражается выпуклой (по дение между прямым и обратным процессами объясняется тем, 'что деформация развивается медленнее, чем меняется напряжение, отстает от него. При увеличении напряжения фактически наблюдаемая деформация все время меньше равновесной, которая не успевает устанавливаться вследствие малой скорости релаксации. По той же причине при снижении напряжения деформация будет больше равновесной. Даже после падения внешнего напряжения до нуля в образце сохраняется некоторая «остаточная» деформация YI- Если за время цикла не успело развиться заметное вязкое течение, то остаточная деформация постепенно исчезает и первоначальные размеры и форма образца восстанавливаются. Для сшитых полимеров, где вязкое течение исключено, это происходит независимо от длительности цикла. что связано с большими силами и модулями упругости. После снятия нагрузки или в результате релаксационных процессов эти углы снова восстанавливаются под действием возникшего в самой макромолекуле напряжения. Деформация полностью обратима. При высокоэластической деформации изогнутые макромолекулы частично выпрямляются (или сильнее свертываются) Особенно интересно отметить, что данное соотношение для напряжения — деформации можно также получить путем рассмотрения потенциальной энергии статистических звеньев в однонаправленном силовом поле. Логически рассуждая, Джеймс и Гут [3] и Флори [1] показали, что для поворота звена из положения 6 — 0 в положение в = в,- следует совершить работу //(1 — cos в,-). Если ориентационная часть энергии — f/cosOi соответствует статистическому распределению Больцмана, то стабильных вторичных радикалов. Кинетические испытания при нагружении являются подходящим способом выявления эффекта механического воздействия на процесс образования и накопления радикалов, но их недостаточно для разделения одновременного влияния напряжения, деформации и времени на скорость образования радикалов. В испытаниях с постоянной нагрузкой было установлено, что скорость образования радикалов очень быстро уменьшается, в то время как число ради- Рассмотрим более подробно результаты механических испытаний образцов наноструктурной Си, которая была использована в качестве исследуемого материала в ряде недавних работ [61, 327, 328]. Как было показано выше в гл. 1, РКУ-прессованиеСипо оптимальным режимам приводит к формированию достаточно равноосной микроструктуры со средним размером зерен 200-300 нм, и преимущественно болыпеугловыми границами зерен, которые, однако, являются сильно неравновесными. На рис. 5.1 представлены кривые «истинные напряжения-деформации» этих образцов Рис. 5.1. Кривые «истинные напряжения-деформации» испытания образцов нано структурной Си при комнатной температуре: а — растяжение; б — сжатие Рис. 7.4. Зависимость напряжения —• деформации вальцуемого полиуретана от содержания мочевинных групп: БСК—с постоянной скоростью. Самоускорение процесса при /?=const согласуется с данными, полученными при s=const. Наблюдаемый при e=const участок стационарной скорости роста трещин при /r=const вырождается, так как вследствие непрерывного увеличения напряжения увеличивается и скорость растрескивания. Ввиду того что при s=const скорость роста трещин на стационарном участке при возрастании деформации проходит через максимум и так как испытание при /7=const сопровождается ростом г, можно было бы ожидать при /7=const более сложной зависимости скорости от времени. Это, в частности, проявляется в различии зависимостей для резин из БСК по сравнению с резинами из НК и СКВ и в том, что в случае БСК процесс развивается с постоянной скоростью. При испытании резины из СКВ15 при ,F=const в отличие от опытов при s=const константа скорости удлинения образца непрерывно увеличивается с ростом начального напряжения (деформации*). Для резин из НК и БСК наблюдалось уменьшение начальной скорости растрескивания** при увеличении деформации от 4 до 70% и от 3 до 84 %22. В случае резин из НК это умень- Как былр ранее показано, влияние напряжения (деформации) на долговечность резин в агрессивной среде описывается экстремальной кривой. В области малых деформаций и деформаций, близких к разрывным, т уменьшается с ростом а (т. е. наблюдается «нормальная» зависимость t от о, характерная для твердых тел), а в промежуточной области t увеличивается. В соответствии с этим можно было ожидать и различного влияния напряжения на порог концентрации Рс. а ф((То) — некоторая функция начального напряжения (деформации), составляющая Для приготовленных образцов были сняты кривые зависимости деформации от напряжения с помощью тензометрических Рис. IV.7. Зависимость разрушающего напряжения образцов полипропилена трех структур от скорости деформации при 298 К:  Насыщенные карбонильные Наблюдайте выделение Насыщенных растворов Насыщенными углеводородами Насыщенного хлористым Насыщенного углеродного Наследственной информации Настоящем параграфе Наступает равновесие |
- |
Навигация