Термины, связанные с цементом. Определения напряжений

Главная --> Справочник терминов

Определения напряжений Прибор ПВР-1 (рис. 6.27) предназначен для определения морозостойкости резин по эластическому восстановлению после сжатия по ГОСТ 13808-79. Сущность метода заключается в определении способности резинового образца, сжатого при температуре 23 ± 5 °С и выдержанного при определенной температуре (от 0 до -70 °С), восстанавливать свою высоту при низкой температуре после освобождения от нагрузки.

Прибор ПМР-1 (рис. 6.28) предназначен для определения морозостойкости резины при растяжении по ГОСТ 408-78.

Температура хрупкости определяет морозостойкость полимеров. Методы определения морозостойкости — это, как правило, методы определения той температуры, при которой полимер начинает хрупко разрушаться. Так, полимер в виде брусочка, закрепленного консольно, охлаждают, определяя температуру, при которой он разрушается под действием заданного груза, падающего на него. Другой способ, применяющийся для пленочных материалов, состоит в том, что пленку сгибают в виде петли и охлаждают. Температура, при которой сплющивание петли приводит к излому пленки, характеризует морозостойкость пленки. Все методы определения морозостойкости так или иначе состоят в определении температуры, при которой полимер хрупко разрушается либо в условиях действия нагрузки заданной величины, либо деформирования на заданную величину. Методы определения морозостойкости имеют прикладное значение и приводятся в соответствующих ГОСТах. Температура, характеризующая морозостойкость, сильно зависит от метода ее определения и обычно не совпадает с Т%р, определенной, как показано на рис. 10.8.

Влияние величины деформации на морозостойкость изучается при деформациях сжатия и растяжения (ГОСТ 408-78. Резина. Методы определения морозостойкости при растяжении). В области малых деформаций растяжения с возрастанием деформации коэффициент морозостойкости возрастает; наиболее отчетливо это проявляется для резин, наполненных техническим углеродом, структура которого разрушается при небольших деформациях. Экстремальный характер зависимости для ненаполненных резин связан с ориентацией и кристаллизацией цепей при растяжении, а также с разрушением и перестройкой их структуры под действием больших напряжений. Вследствие существенного влияния величины деформации на коэффициент морозостойкости следует проводить испытания при деформациях, близких к реальным для изделий значениям. Кроме того, необходимо учитывать, что все используемые методы определения морозостойкости не пригодны для оценки эксплуатационных свойств РТИ, которые определяются помимо морозостойкости резины еще и конструкцией и формой детали, режимами и условиями ее эксплуатации.

Метод определения морозостойкости по МС ISO 4432 заключается в измерении величины модулей и температуры, при которой модуль испытуемого образца возрастает в 2, 5, 10 и 100 раз по сравнению с его значением при комнатной температуре. Испытуемый образец соединен с калиброванной проволокой; в процессе испытания образец и проволока закручиваются. Измеряя угол поворота, вычисляют модуль образца при температуре испытаний. Поскольку при испытании нет фиксированного параметра, это делает результаты в известной мере неопределенными, и в связи с этим модуль называют условным модулем при кручении. Условность модуля связана также с тем, что неизвестна деформация, при которой он определен, в то время как зависимость модуля от деформации является существенной. Указанные ограничения тем не менее не препятствуют применению метода не только для испытаний резин, но и для оценки морозостойкости прорезиненных тканей и конструкций на их основе.

С целью устранения этих недостатков разработан метод определения морозостойкости резин при растяжении на 10%. Метод иены-* тания заключается в нахождении массы груза, под действием которо* го образец растягивается на 10% при комнатной температуре в течение 30 с, и растяжении образца этим же грузом при низкой температуре. По отношению модулей эластичности образца при комнатной иг низкой температурах вычисляют коэффициент морозостойкости. Этот метод испытаний включен в ГОСТ 408-78 в качестве метода Б. По«! скольку в процессе испытания точно известны напряжение и дефор-j мация образца, измеряемый модуль является реальным и может быть^ использован при расчете конструкции резиновых деталей. *

Существующие в настоящее время методы определения морозостойкости носят качественный характер и служат лишь показа--телем уровня морозостойкости данного полимерного материала. Отсюда и большое число методов оценки морозостойкости [315— 319]. Эти методы существенно различаются по характеру, степени и скорости деформации испытуемых образцов, в результате чего данные о морозостойкости, полученные разными методами для одного и того же материала, иногда трудно сопоставимы.

Для определения морозостойкости пластифицированных полимерных материалов в основном применяют методы, основанные на определении температуры, при которой происходит хрупкий излом образца под действием нагрузки.

Определение твердости при низких температурах можно использовать как метод определения морозостойкости резин.

Наиболее широко используются методы определения температуры хрупкости при ударе и коэффициента возрастания жесткости на приборе для определения морозостойкости. Кроме методик определения морозостойкости резин, приведенных в ГОСТах, известны еще ряд испытаний и применяемых для них приборов, являющихся вариантами стандартных.

13.3. Приборы для определения морозостойкости резин

для поляризационно-оптического метода определения напряжений. IV Использование объемной контракции и рефракции при изучении кинетики реакции в структурированных системах // Изв. Вузов. Химия и хим. технология. 1964. Т.7. №4. С.645-650.

Кроме того, метод ИК спектроскопии используется для изучения силового возмущения связей в полимерных молекулах под действием механических напряжений [48]. В основу методики определения напряжений на химических связях в скелете полимерных молекул положен эффект изменения формы полосы поглощения. Для свободного образца полоса ИК поглощения имеет симметричную форму относительно максимума. Под влиянием растягивающих напряжений максимум смещается в сторону низких частот, а форма полосы искажается: с длинноволновой стороны образуется интенсивное крыло с хорошо выраженным краем, отстающим от максимума примерно на 25 см"1. Аналогичные эффекты наблюдаются для полимеров разнообразной природы на различных характеристических полосах поглощения.

В рамках иерархической системы моделей шины, состоящей из 3-х этапов: определения динамической нагруженности, определения изменения геометрии и определения напряжений и деформаций элементов шины, данная программа применяется на втором этапе расчетов. Этот этап предусматривает вычисление перемещений и изменений кривизны поверхности шины, усилий в нитях корда, а также жесткостных характеристик и параметров контакта с опорной поверхностью.

Влияние степени завершенности процессов отверждения m прочность соединений. Это влияние особенно проявляется npi температурах выше Тс клеев. С помощью консольного метод;; определения напряжений можно [12, с. 43 — 40] по характеру изменения кривой напряжение — температура оценить Тс плен ки клея, адгезионно связанной с подложкой. Для клеев, (утвержденных при комнатной температуре, суммарное значение темпе ратуры стеклования (Т") характеризуется следующей зависимо стью [79]:

С помощью консольного метода определения напряжений, термомеханического метода, а также ИК-спектроскопии [76— 80] установлены некоторые основные этапы образования пространственной сетки химических связей и их влияние на прочность соединений. Для исследования процессов отверждении принята [75] ближняя область ИК-спектра, что позволяет вести раздельный контроль конверсии первичных и вторичных аминогрупп. Из рис. 5.8 следует, что при отверждении модельной сн стемы сначала исчезают полосы поглощения первичных амино групп, а затем — вторичных. После выдержки системы в течение

Влияние степени завершенности процессов отверждения н; прочность соединений. Это влияние особенно проявляется npi температурах выше Тс клеев. С помощью консольного метод;; определения напряжений можно [12, с. 43—40] по характеру изменения кривой напряжение — температура оценить Гс плен ки клея, адгезионно связанной с подложкой. Для клеев, отверж-денных при комнатной температуре, суммарное значение темпе ратуры стеклования (Т") характеризуется следующей зависимо стью [79]:

При решении вопроса, какому виду деформации следует подвергать полимер, чтобы определить, будет ли он работать в данном изделии, в ряде случаев необходимо использовать поляри-зационно-оптический метод определения напряжений [57, с. 1250; 58, с. 859].

Известно, что распределение напряжений в растянутой тонкой пластинке вблизи трещины определенной формы можно рассчитать с помощью классической теории упругости. Так, Инглис [373] рассмотрел случай эллиптического отверстия и полученные результаты экстраполировал на случай трещины. Однако его расчеты непригодны, если материал проявляет пластичность или высокоэластичность. При этом зависимость деформации от напряжения не подчиняется закону Гука, и нарушается условие бесконечной малости деформации. Соответствующая обработка была проведена и для пластоэластических деформаций [374]. Однако математическое описание конечных деформаций в рамках принятого метода невозможно. В связи с этим был применен метод эмпирического определения напряжений в вершине надрыва для образцов, находящихся в высокоэластическом состоянии [375]. Метод основан на измерении эффекта фотоупругости в микроскопической области вблизи надреза в тонкой полоске прозрачного каучука.

Как видно из изложенного, вопросы, связанные с возникновением внутренних напряжений, изучены в основном применительно к армированным пластикам и покрытиям, но совершенно ясно, что они возникают и при наполнении полимеров дисперсными наполнителями. Однако в этом случае их определение и оценка вклада в механические свойства сильно затруднены. Очень интересна развитая в работе [346] методика, согласно которой метод квадруполь-ного ядерного резонанса используется для определения внутренних напряжений, развивающихся в смолах при их отверждении. Этим методом были исследованы внутренние напряжения, возникающие при отверждении эпоксидной смолы, в которую было введено более 25% двуокиси меди. Полученные результаты показали возможность применения предложенной методики. Однако в дальнейшем она не получила распространения. Это связано, очевидно, с тем, что на практике трудно создать условия, при которых не происходило бы взаимодействия частиц вводимых соединений со смолами. Кроме того, даже при отсутствии взаимодействия из-за наличия градицы раздела фаз в системе возникают напряжения, отличающиеся от тех, которые возникли бы~при таких же условиях отверждения в блоке в отсутствие посторонних частиц. Этот метод, очевидно, мог бы быть применен для определения напряжений только в таких наполненных системах, в которых наполнитель содержит в своем составе достаточное количество атомов, ядра которых могут проявлять квадрупольный резонанс. Более перспективным является метод оценки внутренних напряжений на основании рентгенографических исследований наполненных полимеров, содержащих кристаллический наполнитель, по сдвигу интерференционных линий на рентгенограммах [347].

Есть пять основных аспектов отклонений механического поведения полимера от поведения идеально упругого тела, подчиняющегося закону Гука. Во-первых, в упругом теле деформации, развивающиеся под действием силы, не зависят от предыстории материала или скорости приложения нагрузки, тогда как в полимере деформации существенно зависят от указанных параметров; это означает, что простейшее конститутивное уравнение для полимера должно включать в качестве переменных время или частоту в дополнение к напряжению и деформации. Во-вторых", в упругом твердом теле все состояния, определяемые напряжением и деформацией, обратимы: в результате приложения нагрузки возникает определенная деформация, которая после снятия нагрузки пол-' ностью исчезает; это не всегда имеет место в полимерах. В-третьих, в упругом теле, подчиняющемся закону Гука, который в самом общем смысле является основой теории упругости при малых деформациях, наблюдаемые эффекты линейно связаны с оказываемым воздействием. В этом сущность закона Гука: напряжение строго пропорционально, деформации. Для полимеров это, в общем, неверно, однако применимо как хорошее приближение для малых деформаций; в общем же случае конститутивные уравнения нелинейны. Важно заметить, что нелинейность не связана обязательно с необратимостью деформаций. В отличие от металлов полимеры могут восстанавливать первоначальные размеры за пределом пропорциональности без накопления какой-либо остаточной деформации. В-четвертых, определения напряжения или деформации в выражении закона Гука справедливы только для малых деформаций. Когда рассматриваются большие деформации, должна быть развита новая теория, в которой должны даваться более общие определения напряжений и деформаций. В-пятых, на практике полимеры часто применяются в ориентированном анизотропном состоянии (например, пленки и синтетические волокна); при рассмотрении механического поведения таких материалов требуется значительное обобщение закона Гука.

В работе [24] предложена методика определения напряжений на поверхности органических стекол с помощью растворителей, которую можно рассматривать как частный случай описанных выше методик [14, 21 ].

Определенных температуре Определенными свойствами Обозначают приставкой Определенным требованиям Определенной концентрации Определенной пространственной Обозначены соответственно Определенной зависимости Определенное равновесие