ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Связь напряжения с деформацией из "Длительная прочность полимеров" В этом разделе приводятся реологические уравнения [164], характеризующие упругое и вязкоупругое поведение полимерных материалов. [c.27] На рис. 2.1 представлены изотермические кривые растяжения некоторых кристаллических и аморфных термопластов. Как правило, они состоят из трех характерных участков. Начальный, до точки а, обычно характеризуется пропорциональностью между напряжением и деформацией. Устойчивость однородного деформирования образца нарушается в точке Ь, когда напряжение достигает предела текучести, а на образце внезапно образуется шейка . Соответственно на кривой появляется максимум, справа от которого на участке пластического течения наблюдается стабилизация шейки и ее распространение на весь деформируемый объем. Стабилизация сопровождается первоначальным падением напряжения, которое затем сохраняется постоянным. Последующее растяжение образца приводит к коренной перестройке его структуры, которая становится резко анизотропной. После завершения ориентации напряжение вновь возрастает, достигая значения прочности в момент разрушения. Такова наиболее общая картина деформирования. [c.27] В некоторых случаях (чаще у аморфных полимеров, а также у фторопластов), например при растяжении ударопрочного полистирола, шейка вообще не образуется. Соответственно на диаграмме исчезает максимум. Поэтому некоторые авторы [219] при анализе напряженно-деформированного состояния полимеров используют идеализированную диаграмму растяжения, состоящую из линейных вязкоупругого и пластического участков, причем последний располагается параллельно оси абсцисс. [c.27] Эксперимент (рис. 2.1, кривая 6) иногда согласуется с такой моделью. [c.28] НЫХ полиме ров. Например, в работе [241] предлагается три основных типа материалов А, В и С (рис. 2.1). Алфрей рассматривает пять видов [2]. [c.28] У кристаллических полимеров при распространении шейки происходит так называемая рекристаллизация [102], при которой кристаллы ориентируются в направлении силового поля. На диаграммах растяжения (рис. 2.2) напряжение рекристаллизации характеризуется ординатой горизонтального участка. [c.29] В0ННО нелинейной, хотя в ряде случаев линейность сохраняется вплоть до предела текучести. [c.30] В соответствии с экспериментом (см. рис. 2.1,6) при анализе механического состояния изотропных полимеров обычно прибегают к некоторым допущениям [241]. Во-первых, принимается, что в области малых деформаций, например для найлона до 2% (см. рис. 2.1,6), диаграммы растяжения и сжатия идентичны, а модули Юнга равны. Считается, что модули нормальной упругости при изгибе и растяжении совпадают. Наконец, для сравнительно больших деформаций напряжение лри сжатии, включая предельные характеристики [10], несколько выше, чем при растяжении. [c.30] Таким образом, определив графически (см. рис. 2.5) наклон и и вычислив можно также графически найти Тт, а затем вычислить параметр 8т- В табл. 2.1 приведены значения Тт, 5т, 1, и Ен для некоторых полимеров [211]. [c.35] Если последний содержит только нечетные степени, то материал ведет себя одинаково при растяжении и сжатии [126]. [c.35] Диаграмма растяжения полиэтилена низкой плотности при 25 °С и скорости растяжения 2,5 мм/мин. [c.37] При Я 1,01 это уравнение пригодно и для других термопластов (полиамидов [149], полиформальдегида [6]), причем, в указанном диапазоне удлинений иногда наблюдается подобие деформационных диаграмм. [c.38] Заметим, что отношение ау1гу = Еу характеризует секущий модуль, соответствующий условному пределу пропорциональности Еу 0,73 Ей. Эксперимент [208] подтверждает достоверность формулы (2.24), которая оказывается инвариантной по отношению к температуре и молекулярной массе. Это объясняется тем, что молекулярная масса практически не влияет на деформацию Ву, которая с ростом температуры несколько увеличивается. [c.38] Прн одноосном растяжении 7=0,5ае, т. е. соответствует площади диаграммы растяжения на участке от О до е. [c.38] Температурная зависимость этой величины показывает, что выше 30 °С независимо от значения молекулярной массы она практически постоянна и не зависит от скорости деформации. [c.39] Полимерные материалы обладают реономными свойствами, сочетая упругость с вязким течением. Поэтому после разгрузки они не полностью восстанавливают первоначальную форму и объем или это восстановление происходит постепенно, В силовом поле принципиально возможны два вида течения пластическое и вязкое. Первое возникает, когда внешнее усилие превышает некоторый предел (предел текучести). Второе наблюдается под действием любых, в том числе достаточно малых, сил. [c.39] Соотношение между напряжением и деформацией для материалов с реономными свойствами можно описать с помощью механических моделей, которые дают, однако, лишь феноменологическую характеристику вязкоупругого поведения. Подробно этот вопрос рассматривается в работах, [ 2, 126, 149, 188, 196, 229]. [c.39] Большинство пластмассовых конструкций работает в области линейности механических свойств, где напряжения пропорциональны деформациям. Например, у полиэтилена высокой плотности и поликарбонатов линейность сохраняется примерно до половины изотермического предела текучести [26, 148]. Поэтому в первую очередь широкое практическое применение получила линейная теория вязкоупругости, которая базируется на принципах, сформулированных Максвеллом, Больцманом, Кельвиным и Фойхтом. [c.39] В случае несжимаемости i = 0,5 и t]i = 3t], где т] — коэффициент вязкого растяжения Траутона. [c.40] Вернуться к основной статье