Термины, связанные с цементом. Напряжение деформация

Главная --> Справочник терминов

Напряжение деформация где WQ — первоначальное напряжение, действующее на элементы при ориентации, соответствующей О1 = 0.

В модели трещины в нагруженном состоянии разрыву связей соответствует переход атомов С — С или других атомов, образующих химические связи, из одного потенциального минимума в другой через барьер U — соо*, а процессу восстановления — переход в обратном направлении через барьер U' + ыа*, где U, U' — потенциальные барьеры при сг* = 0; « — флуктуационный объем; о* — напряжение, действующее на связи в вершине трещины. Флуктуационный объем рассчитывается в [5; 9; 11.14]: ю = ЯЯяЯм, . где Яя — протяженность элементарного отрезка фронта трещины, состоящего из одной или нескольких связей, охваченных флуктуацией; Ям — расстояние между минимумом и максимумом потенциальной кривой, описывающей процессы разрыва и восстановления связей (рис. 11. 7); Я — длина, на которую продвигается участок трещины при одной флуктуации, приводящей к разрыву связей.

3. К образцу полимера приложено переменное напряжение, действующее, например, по синусоидальному закону а = а0 sin at В этом случае приложенное напряжение а характеризуется двумя величинами — амплитудой <т0 и частотой и (или периодом Г=2я/со) Под действием периодических напряжений в образце возникают периодические деформации, также изменяющиеся по синусоидальному закону е = e0sin((D* — ф). Однако синусоида деформации сдвинута по фазе относительно синусоиды напряжения на угол ф как это показано на рис. V. 11. Возникновение разности фаз между напряжением и деформацией обусловлено релаксационными явлениями, вызывающими запаздывание изменений деформации по сравнению с соответствующими изменениями напряжения.

Чем больше напряжение, действующее на образец, тем больше вероятность разрыва химической связи при данной температуре. С другой стороны, при одинаковом напряжении вероятность разрыва химической связи тем больше, чем выше температура, т. е. чем значительнее флуктуации тепловой энергии. Эти закономерности количественно отражаются в формуле Журкова:

где k — константа Больцмана; Т — абсолютная температура, а следовательно, произведение kT есть мера энергии колебательного движения атомов в молекуле (ср. с шарами на рис. 13.8). В этом же уравнении TO — период тепловых колебаний атомов, составляющий для полимеров 10~12—10~13 с; тр — время ожидания разрыва связей, т. е. долговечность данного полимера; U0 — энергия активации разрыва связи при напряжении, стремящемся к нулю; а — напряжение, действующее на полимер.

При однородной структуре напряжение, действующее на полимер, распределяется равномерно по всей сетке и каждая поперечная связь в равной мере сшивает полимер. В более беспорядочных структурах напряжение концентрируется лишь в некоторых из таких связей, так что эти точки несут большую часть напряжения.

Для развития этой гипотезы необходимо выразить ст как функцию времени. Принимают [573, с. 275 ], что напряжение, действующее в сечении, пропорционально числу связей на единицу поверхности сечения (п) и некоторой функции ср (а), описывающей вид кривой напряжение — деформация. Таким образом, можно написать:

где а — сред'неинтегральное напряжение, действующее на образец от начала растяжения до момента разрушения; /р — время «жизни» образца при растяжении; k' — констаята; R — универсальная газовая постоянная; Т — температура испытания.

где сгт— напряжение, действующее в изделии через интервал времени т; о0 — исходное напряжение при т = 0; г — релаксация (время).

где TC — величина, характеризующая когезионную прочность материала; (л — коэффициент трения (иногда, по причинам, которые будут очевидны из дальнейшего рассмотрения, вместо р, записывается величина tg ф); aN — сжимающее напряжение, действующее на плоскость, в которой происходит сдвиг.

При динамическом знакопеременном нагружении ПВХ в физически активном пластификаторе дибутилфталате U формально возрастает с увеличением а. В данном случае, очевидно, происходит пластификация поверхности образцов, подвергающихся двухстороннему изгибу. В результате реальное напряжение, действующее на образец, может быть значительно меньше измеряемого. Указанные характеристические зависимости U (а) дают представление об активности среды по отношению к полимеру.

На рис. 2 приведены кривые напряжение — деформация (сг — X) для трех сажевых смесей, полученных на основе различных каучуков. Как видно из рисунка, при растяжении смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука наблюдается постепенный рост напряжений и некоторый спад перед разрывом смеси; такой вид кривой о — К является типичным для некристаллизующихся каучуков. Сравнительно высокий уровень напряжений объясняется полярностью полимерных цепей бутадиен-нитрильного каучука и, соответственно, повышенным взаимодействием сажа — каучук. Для смеси на основе НК при 200—300% растяжения наблюдается вторая, более крутая ветвь увеличения напряжения, связанная с развитием процесса кристаллизации каучука; поэтому разрыв наступает при высоком напряжении. В то же время для синтетического цис-полиизопрена, по содержанию цис-1,4-звеньев близкого к НК, имеет место течение смеси и разрыв происходит при низких напряжениях.

Зависимость напряжение — деформация для сажевых смесей на основе различных каучуков: I — НК; 2—бутадиен-нитрильный каучук СКН-40; 3— СКИ-3; 4—депротеинизированный НК.

Зависимость напряжение-деформация для сажевых смесей, полученных на основе каучука СКИ-3:

Важную роль в процессах усиления невулканизованных резиновых смесей за счет кристаллообразования играют факторы, обуславливающие появление начального ориентационного эффекта, после чего процесс кристаллизации развивается лавинообразно; появление такого эффекта при растяжении связано с образованием стабильных связей каучук — каучук или сажа — каучук [6]. Увеличение молекулярной массы и введение полярных групп в полимерные цепи, находящиеся в сажекаучуковой матрице, увеличивают количество связей и ускоряют развитие процесса кристаллизации именно за счет создания ориентационного эффекта; соответственно, увеличивается когезионная прочность^ смесей. Это положение иллюстрируется данными, приведенными на рис. 3, где представлены кривые напряжение — деформация для 3-х смесей, полученных на основе одного и того же каучука — полиизопрена с высоким содержанием г{ис-1,4-звеньев, но приготовленных различным способом: на вальцах; в условиях, обеспечивающих отсутствие процессов механохимической деструкции; наконец, на вальцах в присутствии модификатора (промотора), усиливающего взаимодействие сажа — каучук.

Механические свойства резин можно разделить на равновесные и зависящие от величины и скорости деформации. Хотя теоретическому рассмотрению и детальному экспериментальному исследованию подвергались в основном равновесные свойства (определяющие зависимость напряжение — деформация), практически наибольший интерес представляют неравновесные — динамические свойства резин. Из теории следует, что равновесные эластические свойства сеток зависят только от концентрации эластически эффективных узлов и не зависят от природы и строения эластомеров. Значение равновесного модуля при растяжении сеток выражается простым соотношением [см. уравнение (4), гл. 2].

Было показано [76], что общая форма кривой напряжение — деформация для вулканизатов жидких каучуков близка к теоретической кривой, предсказываемой гауссовой теорией каучуко-подобной эластичности. Однако более низкая прочность на разрыв и относительное удлинение по мнению авторов объясняются относительно коротким расстоянием между сшивками в сетке жидкого каучука.

быть выбраны другие временные характеристики, зависящие от релаксационных свойств полимеров: вязкость, напряжение, деформация, коэффициент диффузии. Например,

107. Сравнить зависимость напряжение - деформация для хлопкового и вискозного волокон.

Описанное в предыдущем разделе деформирование сложных структур полимеров включает несколько различных по свойствам характерных стадий — от линейноупругой до высоковязкой. На рис. 2.10 для температурного интервала, в котором не проявляются высокоэластические свойства, приведены примеры различных видов поведения термопластов при квазистатическом одноосном деформировании. Кривая / зависимости напряжение — деформация для хрупкого полимера (полистирол при комнатной температуре) характеризуется ограниченной растяжимостью и крутым плавным ростом напряжения. Кривая 2 относится к слабоэластичному полимеру (пленка ламеллярного полипропилена [58]), в котором сочетаются явно упругие свойства с хорошей растяжимостью при высоких значениях напряжения и почти полной деформационной обратимости (в течение нескольких суток). Кривая 3 соответствует пластичному полимеру. Первоначальное монотонное возрастание условного напряжения, как правило, является менее крутым, чем для хрупкого полимера, т. е. в данном случае секущий модуль меньше. Условное напряжение а достигает максимума при пределе вынужденной эластичности, который определяет начало так называемой холодной вытяжки, на что указывает уменыпе-

ние поперечного сечения деформируемого образца. Если кривая напряжение—деформация простирается значительно дальше этого предела, то говорят, что полимер пластичен. Форма кривой зависит от деформационного упрочнения полимера и от его тенденции к образованию шейки. Кривая 4 характеризует эластопластичные полимеры (например, в случае термопластов при температурах, близких к температуре

Как было отмечено ранее, различный вид кривых напряжение—деформация связан не с определенным химическим строением полимеров, а с их физическим состоянием. При соответствующем выборе внешних условий нагружения можно наблюдать переход от одного типа поведения (например, хрупкое, кривая /) к другому (пластичное, кривая 3). Эти феноменологические особенности процесса деформирования полимеров детально рассмотрены в работах [14, 52—53, 55—57] и в работах, на которые сделаны ссылки в гл. 1 !). Уменьшение

Насыщенных углеводородах Насыщенной хлористым Насыщенного соединения Насыщенном абсорбенте Настоящее исследование Настоящем сообщении Наблюдаемая температура Натриевыми производными Натриевую проволоку