ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость упруго-гистерезисных характеристик от условий нагружения и некоторые теоретические представления из "Механические испытания каучука и резины" Одной из основных задач теории упруго-гистерезисных свойств резины является умение предсказать ее поведение при любых динамических режимах на основании опытных дан ных, полученных в результате минимального количества лабораторных испытаний. Для решения этой задачи необходимо выявить, как зависят показатели упруго-гистерезисных свойств от основных параметров, характеризующих условия испытания. Наибольшее число проведенных в этой области исследований посвящено влиянию температуры и частоты, поскольку оба эти параметра наиболее непосредственно связаны с релаксационной природой высокоэластичности резины. [c.256] Соотношения (19а,б) и (20) интересны тем, что качественно правильно передают общий характер зависимости , В и tgly от частоты динамического нагружения. [c.257] НИЙ (19а, б) приводит к зависимостям, общий характер которых представлен на рис. 129. [c.258] Как уже указывалось, дифференциальное уравнение (17), содержащее лишь одну кинетическую константу, недостаточно для количественного описания закономерносгей механического поведения резины. Это полностью относится и к рассматриваемым дина.мическим режимам нагружения резины. Следующим широко используемым приближением является замена периода релаксации т некоторым набором констант, описываемым непрерывной функцией распределения. [c.258] В уравнения (19)—(23) период релаксации т входит как один из множителей безразмерного параметра ют. Значение параметра определяется частотой возмущающей силы, с одной стороны, и свойствами деформируемой резины, — с другой. Свойства резины характеризуются значением т, которое, как было уже установлено, тем больше, чем интенсивнее межмолекулярное взаимодействие в полимере. Для данной резины т резко зависит от температуры, экспоненциально уменьшаясь с ее повышением [см. соотношение (7), стр. 34]. [c.258] Физически безразмерный параметр шт имеет смысл коэффициента, пропорционального отношению средней продолжительности периода тепловых колебаний некоторого кинетического элемента структуры к периоду колебаний внешней силы. [c.259] Если WT 1, то высокоэластические деформации не успевают проявляться и материал ведет себя как квазиупругий если, наоборот, ют С 1, то соответствующие деформации успевают развиться полностью. В промежуточной области, когда значения ют соизмеримы с единицей, имеет место переходное состояние, при котором высокоэластическая деформация разви-вается лишь частично. Естественно, что в этой области сдвиг фаз, а следовательно, и гистерезис — наибольшие. [c.259] Оба эти следствия нашли достаточно полное экспериментальное подтверждение, хотя получение опытных данных по зависимости динамичес их свойств от частоты, изменяемой в достаточно широких пределах (при постоянной температуре) сопряжено с большими экспериментальными трудностями. В этой связи очень важно, что следствие (б) смогло стать основой для разработки метода приведения, позволяющего получить весьма полные сведения о частотной зависимости динамических свойств на основании измерений, проведенных в ограниченном интервале измерения частоты, но при разных температурах. [c.259] В следующем приближении нужно учесть изменение плотности (р) за счет теплового расширения и то обстоятельство, что эластичность резины, коль скоро она имеет энтропийную природу, должна быть пропорциональна абсолютной температуре. [c.260] Г] и Га—температуры ша=ш1 а , где а —фактор приведения. [c.260] С1 и Сг — константы, зависящие от выбора температуры приведения. [c.261] В дальнейшем было показано, что специфическая температура приведения практически совпадает с температурой стеклования полимера Гс либо отличается от нее на некоторую произвольную постоянную АГ, одинаковую для всех сопоставляемых полимеров. При Га = Гс константы принимают следующие значения С1 = 17,44 и С2 = 51,6. [c.261] Эмпирическая формула (25) справедлива, однако, лишь в области температур выше Гс. Поэтому в качестве специфической температуры приведения удобно пользоваться температурой Гс-г50°С. В последнем случае универсальное соотношение (25) оказывается справедливым в интервале Г - Г +100° при значениях постоянных С] = 8,86 и Са= 101,6. [c.261] Практическое значение соотношения (27) в том, что оно дает возможность рассчетным путем получить зависимость Е и Е от частоты при данной температуре, если имеются опытные данные по зависимости этих характеристик от температуры при данной частоте. [c.262] Возможности метода приведения иллюстрируются данными рис. 131—1332. На первых двух представлена зависимость составляющих комплексного модуля сдвига О и О невулканизованной резины на основе натурального каучука от частоты, изменяемой в интервале 0,01 до 10 гц, при различных температурах (от +60 до —73 °С). [c.262] ПОМИМО возможностей метода приведения, иллюстрирует и тот факт, что общий характер зависимости динамических свойств от частоты действительно согласуется с графиком, приведенным на рис. 129 и полученным из анализа простой трехэлементной модели с одним периодом релаксации. Основное отличие реально наблюдаемой частотной зависимости Е и Е (см. рис, 129) от приведенной на рис. 133 заключается в том, что в действительности частотный интервал, соответствующий переходу полимера из застеклованного в высокоэласгическое состояние, гораздо шире рассчетно-го, т. е. в действительности переход осуществляется значительно менее резко, чем этого можно было бы ожидать, основываясь на модели с одним периодом релаксации. [c.264] Метод приведения нашел при.менение и для характеристики динамических свойств технических резин. Следует отметить, однако, что большинство резиновых изделий, работающих в условиях многократного нагружения, эксплуатируются при сравнительно низких частотах. С практической точки зрения, для шинных резин, например, частота 100 гц является достаточно высоким верхним пределом. Если, как это обычно бывает, температура существенно выше температуры стеклования, то зависимость динамических характеристик от частоты, в ограниченном таким образом интервале, обычно не очень существенна. Иллюстрацией к сказанному могут служить данные, представленные на рис. 134 2 . [c.264] Следует отметить, что при негармоническом нагружении, примером которого может служить режи.м работы шинных резин, зависимость динамических свойств от частоты либо скорости нагружения в общем аналогична наблюдаемой при гармоническом нагружении, хотя в первом случае влияние временного фактора на определяемые значения гистерезисных характеристик оказывается несколько более существенным. [c.264] Вопрос о влиянии величины деформации на определяемые значения упруго-гистерезисных характеристик изучался в ряде работ, при различных видах нагружения. Общая закономерность, наблюдаемая при растяжении, сжатии к сдвиге, такова, что увеличение деформации приводит к снижению как вещественной, так и мнимой составляющих комплексного динамического модуля. При этом характер деформационной зависимости обоих показателей аналогичен, так что их отношение, а следовательно, и относительный гистерезис (Г), и синус угла сдвига фаз (з1Пф) практически не зависит от величины деформации. [c.265] Примерное представление о значениях п для разных резин дает табл. 7. [c.265] Вернуться к основной статье