|
|
|
Главная --> Справочник терминов Напряжение рассчитанное При действии сжимающих и растягивающих усилий дефор. нация соединения по его длине неодинакова, и поэтому напряжение распределяется также неравномерно, особенно, если соединения имеют небольшую ширину [103]. В этом случае при сжатии напряжения в средней части больше, чем по краям, а при действии растягивающих усилий — наоборот. При действии сжимающих и растягивающих усилий деформация соединения по его длине неодинакова, и поэтому напряжение распределяется также неравномерно, особенно, если соединения имеют небольшую ширину [103]. В этом случае при сжатии напряжения в средней части больше, чем по краям, а при действии растягивающих усилий — наоборот. При максвелловской релаксации механические элементы соединены последовательно, и деформации, соответствующие каждому элементу, складываются. Под влиянием одного и тою же напряжения происходит мгновенная деформация пружины, равная а/Е, после чего начинается медленное перемещение поршня со скоростью о/ц. Релаксация напряжения в деформированном образце объясняется'постепенным ослаблением натяжения пружины в результате движения поршня (см. рис. 103). {При «запаздывающей» упругости, ко!да пружина и поршень соединены параллельно, напряжение распределяется между упругим и вязким элементами, а деформации, соответствующие каждому из них, одни и те же Одновременно и с одинаковой скоростью происходит растягивание пружины и смещение поршня, причем «запаздывание» связано с тем, что вязки? элемент препятствует сокращению пр'ужины, мешает установлению упругого равновесия Хотя деформация запаздывает, она в предельном случае (через бесконечно большое время) совершенно обратима Этим «запаздывающая» упругость отличается от максвелловской релаксации, при которой невозможно полное восстановление исходного состояния образца из-за отсутствия сил, способных вернуть поршень в первоначальное положение Эксплуатационные свойства резины в основном зависят от типа мостиков, их концентрации и распределения. При регулярном расположении мостиков напряжение распределяется более равномерно и уменьшается вероятность возникновения перенапряжения. При максвелловской релаксации механические элементы соединены последовательно, и деформации, соответствующие каждому элементу, складываются. Под влиянием одного и тою же напряжения происходит мгновенная деформация пружины, равная а/Е, после чего начинается медленное перемещение поршня со скоростью о/ц. Релаксация напряжения в деформированном образце объясняется'постепенным ослаблением натяжения пружины в результате движения поршня (см. рис. 103). {При «запаздывающей» упругости, ко!да пружина и поршень соединены параллельно, напряжение распределяется между упругим и вязким элементами, а деформации, соответствующие каждому из них, одни и те же Одновременно и с одинаковой скоростью происходит растягивание пружины и смещение поршня, причем «запаздывание» связано с тем, что вязки? элемент препятствует сокращению пр'ужины, мешает установлению упругого равновесия Хотя деформация запаздывает, она в предельном случае (через бесконечно большое время) совершенно обратима Этим «запаздывающая» упругость отличается от максвелловской релаксации, при которой невозможно полное восстановление исходного состояния образца из-за отсутствия сил, способных вернуть поршень в первоначальное положение Эксплуатационные свойства резины в основном зависят от типа мостиков, их концентрации и распределения. При регулярном расположении мостиков напряжение распределяется более равномерно и уменьшается вероятность возникновения перенапряжения. С увеличением начальной длины надреза область разгруженного материала вокруг него увеличивается (см. рис. 136). Оставшееся напряжение распределяется во все меньшем объеме образца, а переход ко второй стадии раздира происходит при все меньших 1К. Вследствие этого энергия W уменьшается по некоторой падающей кривой (см. рис. 135). Когда длина надреза с0 почти равна ширине 2а образца, последний практически полностью разгружен и Ц7«=0 независимо от длины образца (см. рис. 137). Интересной представляется схема, предложенная Бартеневым и Валишиным, в соответствии с которой даже в совершенной структуре полностью ориентированного полимера напряжение распределяется по объему неравномерно. Перенапряжения возникают в областях «стыка» макромолекул. При дальнейшем возрастании напряжения начинается разрыв межмолекулярных связей между перекрывающимися участками цепей. При этом цепи начинают скользить друг относительно друга. Разрыв этих связей начинается с концов молекул. Сила, необходимая для перемещения цепей друг относительно друга, возрастает с увеличением длины цепей, приближаясь к некоторому пределу. При большом значении молекулярных масс эта сила перестает зависеть от длины цепей, так как полимерная цепь обладает упругостью и сама де- Предполагается, что приложенное напряжение распределяется равномерно среди всех узлов в сечении, перпендикулярном оси растяжения образца. Напряжение распределяется между волокнами через связи, образованные взаимодействием связующего одновременно со многими волокнами. В идеальном случае, если напряжение между волокнами распределено равномерно, прочность нетканого материала должна быть равна прочности волокон. Однако фактически прочность нетканых материалов значительно ниже, так Последние исследования *, проведенные в Физико-химическом институте им. Л. Я. Карпова, показали, что при релаксации напряжения в процессе деформации ориентация цепей (в смысле среднего положения цепи) и их отдельных звеньев не совпадают. Релаксация напряжения, по нашему мнению, может быть выражена следующей схемой: приложенное (вызывающее деформацию) напряжение распределяется вдоль находящихся в состоянии хаотического расположения цепей неравномерно. Это обстоятельство является следствием того, что цепная молекула взаимодействует со своими соседями и, кроме того, не имеет прямолинейной формы. Первоначальная деформация достигается тем, что звенья на наиболее напряженных участках цепей перестраиваются таким образом, чтобы по возможности ослабить действие внешней силы, т. е. создают удлинение. С течением времени напряжение вдоль цепи выравнивается за счет перегруппировки звеньев на менее напряженных участках, принимающих на себя часть деформации и позволяющих слегка дезориентироваться ранее выпрямленным участкам цепей. Этот процесс перегруппировки звеньев на отдельных участках, естественно, приводит к некоторому выпрямлению всей цепи в целом, соответствующему равномерному распределению напряжения по цепи, и появлению в ней избранного направления ориентации звеньев, могущего не совпадать с направлением деформации. В среднем же для всей совокупности цепей появляется анизотропия, т. е. преимущественная ориентация в направлении деформации. Таким образом, согласно изложенному представлению, скорость процесса релаксации определяется энергией взаимодействия звеньев цепной молекулы. (dF/dT)p,L, a (dffdT)p,). должна быть всегда положительной (jf — условное напряжение, рассчитанное на начальное поперечное сечение образца). Теория Гриффита и большинство последующих рассматривают разрушение реальных материалов, имеющих до нагружения начальные микротрещины. Под действием приложенного растягивающего напряжения сг на краях микротрещин возникает локальное перенапряжение о*, во много раз превышающее среднее напряжение, рассчитанное на все сечение образца. Гриффит рассматривал условие роста начальной поперечной трещины длиной /0 с точки зрения баланса упругой и свободной поверхностной энергии образца: где а' — напряжение на неразрушенном сечении образца; а — номинальное напряжение, рассчитанное на все сечение образца. Такая зависимость напряжения в вершине трещины от ее длины наблюдается при изучении кинетики роста трещин [61]. При этом отмечается, что такого рода зависимость обусловлена, по-видимому, наличием микропластических деформаций в окрестностях вершины трещины, в результате которых ее вершина «затупляется». Имеется несколько работ по анализу напряжений вблизи надреза. В одной из них [12.7] автор показал, что максимальное растягивающее напряжение в вершине надреза о* = Рост', где а' — напряжение, рассчитанное на сечение образца без надреза, а ро=Ю- Это соотношение аналогично приведенному раньше (11.12) и не согласуется с теорией Гриффита. 12.1.3. Механизм прочности и разрушения эластомеров Известно, что под действием силы Р в образце (например, стержне) поперечным сечением S м2 возникает напряжение / Н/м2. Если образец способен удлиняться без разрушения в А, раз, то значит в К раз уменьшается его поперечное сечение. Это, в свою очередь, в Я, раз увеличит действующее напряжение при той же приложенной извне силе. Поэтому при больших деформациях различают напряжение, рассчитанное на исходное сечение /, и напряжение, рассчитанное на истинное сечение a=fK. Основная идея теории напряжения Байера сводилась к тому, что величина угла отклонения валентных связей должна быть связана с внутренней энергией молекулы: чем больше отклонение, тем больше запас энергии, тем меньше устойчивость цикла. Из термохимических данных известно, что энергия малых циклов действительно изменяется качественно в том же направлении, что и напряжение, рассчитанное по Байеру. Однако у шестичленного цикла теплота сгорания указывает на отсутствие какого-либо напряжения, что не согласуется с расчетом по Байеру. Вполне устойчивыми оказываются и многозвенные циклы, которые по Байеру должны были быть сильно напряженными. Явление термоэластической инверсии [87] состоит в том, что наклон кривой F — Т при L = const меняет знак с отрицательного на положительный при увеличении L в условиях растяжения. Точка инверсии, для которой (dF/dT)p,L = Q, наблюдается на резинах при 7—10% растяжения (см. рис. V. 6). В связи с этим, казалось бы, имеется противоречие между тем, •что установлено в предыдущем разделе об идеальности резины лри малых и средних растяжениях, и явлением инверсии. Это противоречие, однако, легко разрешается. Возникает вопрос, является ли наличие отрицательной производной (dF/dT)p,L лроявлением чисто упругой и отсутствием высокоэластичной деформации при малых растяжениях. На этот вопрос можно ответить, если учесть, что для идеальной резины, у которой при малых растяжениях деформация также является высокоэластической, не (dFfdT)p,L, a (dffdT)pt^ должна быть всегда положительная (f — условное напряжение, рассчитанное на начальное поперечное сечеиие образца). где CQ—безопасное напряжение, рассчитанное на площадь поперечного сечения образца за вычетом микротрещины; (/0—относительная длина _ наиболее опасной начальной трещины в образце. * Здесь и далее во всех случаях, когда это специально не оговаривается, под прочностью понимается напряжение, рассчитанное на единицу площади разрывного поперечного сечения образца, т. е. так называемая истинная прочность. При растяжении резины разрушающее напряжение, рассчитанное на начальное поперечное сечение, равно /=/от(1 — as), где fm — теоретическая прочность резины (без дефектов) и a — эмпирическая константа. Применяя методы математической статистики (в предположении, что образец разрывается в месте наиболее опасного дефекта), Касе получает двойную экспоненциальную функцию распределения прочности: где (7р — разрушающее напряжение, рассчитанное на действительное сечение; V— скорость растяжения; а и п— константы. __________  Насыщенного абсорбента Наблюдаемые изменения Насекомыми вредителями Настоящего руководства Настолько энергично Наступления равновесия Натриевой проволоки Навивочной конструкции Называется оптической |
- |
Навигация