Термины, связанные с цементом. Вязкоупругих материалов

Главная --> Справочник терминов

Вязкоупругих материалов Околорезонансные колебания. Оригинальный вариант резонансного метода измерения вязкоупругих характеристик пластмасс основан на варьировании амплитуды, достигаемом изменением силы тока в системе возбуждения колебаний Г8]. Этот метод позволяет находить характеристики материала при поддержании постоянной амплитуды деформаций (что особенно важно, если измеряемые параметры зависят от деформации), довольно легко реализуется на практике и поддается автоматизации. Суть метода основана на использовании формулы (VII. 2) для двух частот — резонансной соо и близкой к ней со (отношение со/юо ниже обозначается как g). Так как резонансная амплитуда равна fo/(MG") [см. формулу (VII.3)], а ,юо связана с G', то исходное расчетное уравнение принимает вид:

Обычно схемы измерений вязкоупругих характеристик материала основаны на анализе неустановившихся движений, для которых характерно, что скорость изменяется во времени в каждой точке образца. При этом изменение скорости в зависимости от пространственных координат несущественно и в большинстве случаев даже является нежелательным осложняющим обстоятельством.

твердости 266 ел. Масса — Шрага прибор для измерений вязкоупругих характеристик 136 Масштабный фактор и релаксация напряжения 20 ел. Маятник Плачека 110 Мейера степенной закон 261,

Наиболее полно рассмотрено линейное вязкоупругое поведение полимеров, связь явлений механической релаксации и релаксационных переходов с особенностями строения макромолекулярной цепи, проявления нелинейных вязко-упругих эффектов, включая переход через предел текучести. Изложены также основы экспериментальных методов изучения вязкоупругих характеристик полимерных материалов.

Глта ft. Иямрпрняе вязкоупругих 'характеристик . 106

ИЗМЕРЕНИЕ ВЯЗКОУПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Нестационарные методы измерения вязкоупругих характеристик материала, а именно ползучесть и релаксация напряжения, охватывают диапазон от —Л Гц до очень низких частот. Эти методы также очень эффективны при выявлении действительной природы нелинейной вязкоупругости, которая характерна для большинства полимеров в области даже небольших деформаций.

Динамические измерения. Для определения вязкоупругих характеристик образцов использовали эластометр с прямым отсчетом Vibron (производства фирмы «Toyo measuring Co., Instrument! Ltd.», Япония).

Из рис. 6 можно увидеть различие вязкоупругих характеристик лолибутадиена и вулканизата БСК. Более высокие значения предела прочности последнего при всех температурах можно, по-видимому, объяснить существенно более высокими значениями Tg БСК, поскольку плотность сшивания в обоих вулканизатах одинакова.

Измерения динамических свойств сополимеров, начатые в лаборатории авторов, свидетельствуют о более высоком значении температуры Г0, чем указывалось выше. Возможно, что Т0 зависит также от величины деформации. В настоящей работе эксперименты проводились при деформациях порядка 4%. Другое предположение, сделанное Манке, состоит в том, что температура Т0 вообще должна зависеть от временной шкалы измерений, что по необходимости приводит к различию значений Т0, полученных из измерений динамических или переходных вязкоупругих характеристик материала. Можно полагать, что начатые исследования динамических свойств сополимеров позволят прояснить ответ на вопрос о природе и значении температуры Т0.

ЭМПИРИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ВЯЗКОУПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ВЫЧИСЛЕНИЯ РЕЛАКСАЦИОННЫХ СПЕКТРОВ

жиме о = const. Машины, позволяющие задавать постоянную скорость нагружения вязкоупругих материалов, серийно не выпускаются. Стандартные испытательные машины обеспечивают заданную скорость передвижения активного захвата. Для проведения опытов при постоянной скорости возрастания напряжений необходимо определять изменение поперечного сечения образца в процессе нагружения и изменение реакции образца, обусловленное явлением связной ползучести*). Поэтому корректная реализация таких режимов нагружепия возможна только на машинах, снабженных компьютерами, когда система измерения деформаций и нагружающих устройств соединена е управляющей ЭВМ, При использовании стандартных испытательных машин проще реализовать режим е = const. В этом случае достаточно соблюсти пропорциональность между скоростью перемещения активного захвата и скоростью деформации образца в рабочей зоне.

предполагается, что влияния временного фактора и температуры на свойства вязкоупругих материалов эквивалентны. Этот способ, получивший название принципа температурно-временной суперпозиции или эквивалентности (ТВЭ), сводится к тому, что экспериментальные кривые релаксации или ползучести, полученные при различных температурах (рис. 8.3 и 8.4), смещаются горизонтально переносом их вдоль оси логарифма времени на величину ат (фактор сдвига). Значения ат определяют отношение скоростей релаксационного процесса при температуре Т и Т0, которая называется температурой приведения. Для аморфных полимеров зависимость коэффициента ат от температуры определяется уравнением Вильямса—Лэндела—Ферри (ВЛФ):

Наконец, последней величиной, часто используемой для характеристики свойств вязкоупругих материалов, является тангенс угла механических потерь tg б. Согласно полученным выше формулам

Важной разновидностью измерения динамических характеристик вязкоупругих материалов по методу вынужденных колебаний является вариант, когда пластина А закрепляется неподвижно, а задается сила /, действующая на пластину В по закону:

В отличие от модели Максвелла, в модели Кельвина — Фойхта пружина и демпфер соединены параллельно (рис. 55), а не последовательно. Эта модель часто используется для описания 'ползучести вязкоупругих материалов. Дифференциальный оператор податливости, соответствующий этой модели, нетрудно получить из формулы (7.43), положив «мгновенную» податливость

т. е. наблюдается ньютоновский закон течения. Ясно, что это в общем случае для вязкоупругих материалов несправедливо, так как явление ползучести развивается более сложным образом. Во-вторых, обычно релаксация напряжения не может быть представлена одним экспоненциально убывающим членом, и напряжение при бесконечно большом времени не обязательно падает до нуля.

Обобщение экспериментальных данных с помощью двух параметров, предложенных Тёнером, представляет собой тот предел эмпирического описания нелинейного поведения вязкоупругих материалов, который может быть достигнут без обращения к более •строгим и сложным теоретическим построениям. Основная идея, которая стоит за этим эмпирическим подходом, заключается в том, что в принципе оказывается возможным отделить нелинейные эффекты, связанные с изменением напряжения от временной функции, описывающей развитие деформаций при ползучести в условиях приложения различных напряжений.

Особый интерес данному сборнику придают статьи, в которых разработан общий подход и приведены конкретные исследования вязкоупругих свойств систем, претерпевающих непрерывные химические изменения. Это дает основание для распространения методов исследования, хорошо разработанных и часто используемых для термопластичных материалов, на широкий круг термореактивных и вулканизующихся смоли композиций различного назначения, а также систем переменного состава. Большой интерес представляют также работы, в которых развиваются численные методы анализа механических свойств вязкоупругих материалов. Это позволяет применить современную вычислительную технику для обработки экспериментальных данных, получаемых в широком частотном ил и временном интервале, что раньше всегда было связано с трудоемкими операциями, требующими больших затрат времени и чреватых возможностью ошибок. Новая постановка проблемы содержится в статье, посвященной исследованию вязкоупругих свойств термореологи-чески сложных материалов, что позволяет обобщить классический метод температурно-временной суперпозиции на такие двухкомпонентные системы, представляющие большой практический интерес, как смеси различных полимеров, привитые и блок-сополимеры и т. п.

* См. также статьи, посвященные анализу численных методов взаимных преобразований переходных и динамических функций, характеризующих механические свойства вязкоупругих материалов: Schwarzl F. R., Rheol. Acta, 8, 6 (1969) и Struik L. С. E., Schwarzl F. R., Rheol. Acta, 8, 134 (1969).—

Известно большое число разнообразных методов, применяемых для измерения механических характеристик вязкоупругих материалов [1]. Необходимость создания различных методов диктуется тем, что каждый из них ограничен по диапазону измеряемых значений модуля и создаваемых скоростей деформации. Даже используя все разнообразие предложенных методов, не удается измерить характеристики любых образцов во всем диапазоне скоростей деформации или частот гармонических коле-•баний.

Р и с. 2. Схема, показывающая размеры пластинки и ориентацию координатных осей в методе измерения механических свойств вязкоупругих материалов с помощью линии задержки. Приведенные на рисунке обозначения величин используются при теоретическом анализе. А — поперечное сечение пластинки шириной а и толщиной 26; Б — расположение источника колебаний Т.

Винильной полимеризации Виниловых сульфидах Выделяется свободное Вискозиметр оствальда Включающий образование Внедрения индентора Внимательное рассмотрение Внутренней компенсации Внутренней структурой