ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Уравнения деформации эластомеров и экспериментальные данные из "Деформация полимеров" Конечным итогом различных теорий высокоэластичности является вывод уравнений, связывающих главные напряжения с величинами главных деформаций, проходящих в трех взаимно перпендикулярных направлениях. За меру деформации обычно принимают отношение длины растянутого образца к исходной X = lllo. Это отношение называют кратностью растяжения (или сжатия). Естественно, что Я 1 при растяжении и Я. 1 при сжатии. [c.195] В этих эмпирических уравнениях константы лишены физического смысла и определяются по экспериментальной кривой. [c.196] Сопоставление многочисленных экспериментальных данных с расчетными значениями напряжений, полученными с помощью уравнений (III. 11)—(III.26), проведено Г. М. Бартеневым и П. А. Вишниц-кой Приведем несколько графиков, иллюстрирующих совпадение или отклонение расчетных величин от экспериментальных. На рис. III.4 приведены графики экспериментальных зависимостей а/б от обобщенной деформации для ряда каучуков. Поскольку 8(,б = = — 1/Я, прямая на этом графике соответствует уравнению (III. 11). Экспериментальные точки укладываются на прямую только при небольших деформациях (до 30%), и, следовательно, уравнение (111.11) имеет ограниченное применение. [c.198] На рис. III.5 показана зависимость а/ со от 8об = Я — 1 прямая, выходящая из начала координат, удовлетворяет уравнению (111.13). На эту прямую хорошо укладываются экспериментальные точки, соответствующие деформациям до —125%. Однако далее данные расходятся с теоретическими. Аналогичные результаты наблюдаются при использовании уравнения (111.14). [c.198] Двухпараметрические уравнения описывают деформационные свойства резин при значительно больших удлинениях. На рис. III.6 приведены экспериментальные данные для натурального каучука. Зависимость напряжения а от кратности вытяжки Я хорошо описывается всеми двухпараметрическими соотношениями при весьма значительных деформациях. Лишь при очень больших удлинениях теоретические кривые расходятся, причем наилучшим образом продолжают следовать экспериментальным данным кривые, построенные по уравнениям (111.19) и (111.20). Для описания деформации бутадиен-стирольного каучука в равной степени пригодны практически все упомянутые двухпараметрическйе уравнения (рис. III.7). [c.198] Рассмотренные выше уравнения деформации каучукоподобных полимеров не исчерпывают всего многообразия формул, предложенных для описания деформационных свойств резин и других каучукоподобных тел. В поисках новых соотношений идут либо по пути уточнения статистической теории высокоэластичности, либо вводят новые эмпирические уравнения, хорошо описывающие экспериментальные данные. Можно достигнуть определенных успехов, вводя поправки для учета ряда эффектов, не учтенных в первоначальном варианте статистическойГтеории. [c.198] Укажем литературные источники, в которых можно найти другие уравнения, описывающие деформацию эластомеров. [c.201] Экспериментальные данные, как указывалось выше, наилучшим образом описываются уравнением Муни—Ривлина [см. уравнение (111.17)]. Многие авторы детально анализируют зависимость параметров уравнения (111.17) от температуры, набухания и других факторов, а также от вида напряженного состояния. [c.201] Уравнение Муни—Ривлина было успешно применено для описания кривых растяжения вулканизатов полидиметилсилоксанового каучука Увеличивая густоту сетки облучением каучука быстрыми электронами, удалось показать, что параметр j в уравнении (111.17) возрастает, но его числовое значение уменьшается при набухании. При весьма значительном набухании величина С а остается приблизительно постоянной. [c.201] Проведено сравнение зависимостей напряжения от деформации в условиях растяжения и сжатия для полибутадиенового и натурального каучуков. В обоих случаях указанные зависимости описываются уравнением Муни—Ривлина, но с несколько различными коэффициентами. В частности, для натурального каучука в условиях сжатия константа j = 0. [c.201] Как показывают недавно проведенные исследования параметры l и Сз уравнения Муни—Ривлина зависят от температуры, особенно в области низких температур. Характер температурных зависимостей коэффициентов и g определяется в основном химическим строением каучука и густотой сетки. Для силиконового и бутил-каучука имеется температурный интервал, в котором параметр С2 постоянен. [c.201] В температурном интервале высокоэластического состояния можно выделить область температур, в которой при малых напряжениях проявляется весьма своеобразный механизм релаксационного процесса 122. В этой области (непосредственно примыкающей к температуре стеклования) кривая растяжения каучукоподобных полимеров имеет вид, характерный для кривой растяжения твердых стеклообразных тел. На ней наблюдается начальный крутой участок, переходящий затем в прямолинейный пологий участок (рис. П1.8). Переход происходит при напряжении Сткр. названном критическим. [c.202] Температурная зависимость критического напряжения показана на рис. Н1.9. На том же рисунке приведены графики температурной зависимости предела хрупкой прочности TJ p и вынужденной эластичности (Твэ. Схема, приведенная на рис. П1.9, дополняет наши представления о физических состояних и подсостояниях полимерного тела (см. стр. 423). [c.202] Далее располагается температурная область, в которой каучукоподобный полимер при малых напряжениях и деформациях ведет себя подобно твердому полимеру, а область характеризуется линейной зависимостью критических напряжений а р (см. рис. III.8) от температуры, переходящей в предел вынужденной эластичности вблизи Тд. С повышением температуры значение убывает и становится равным нулю при некоторой температуре Т р. Таким образом, и высокоэластическое состояние подразделяется на подсостояния с различными механизмами релаксационных процессов. [c.203] Переход от одного подсостояния в другое можно осуществить не только при изменении температуры, но и путем приложения гидростатического давления. [c.203] Отвлечемся теперь от диаграмм растяжения и рассмотрим другие виды испытаний каучукоподобных материалов. Наибольшее значение имеет исследование релаксации напряжения. Методы исследования релаксации напряжения в полимерах рассмотрены в обзоре Подробно описана аппаратура, позволяющая проводить испытания в течение длительного времени, а также за очень малое время релаксации. [c.204] Числовые значения времен релаксации Троказываются различными (естественно, что сравнение следует проводить при одной и той же температуре). Однако энергия активации релаксационного процесса [см. уравнение (1.6) ] одинакова во всех трех случаях. Она связана с энергией межмолекулярного взаимодействия в кау-чуках. [c.205] Часто процесс релаксации напряжения изучается совместно с другими видами испытания (одноосное растяжение, ползучесть и. т. д.). Детально изучены процессы растяжения и релаксации напряжения в ряду поли-н-алкилметакрилатов, находящихся в высокоэластическом состоянии К результатам опытов применен принцип температурно-временной суперпозиции, а также принцип деформационно-временной суперпозиции, выполняющейся при не слишком больших временах наблюдения. [c.205] Исследованы ползучесть и релаксация напряжения в бутадиен-стирольном каучуке с редкой сеткой поперечных связей. Найдены интересные аналогии с деформационными свойствами карбоксилсодержащих каучуков, сетка в которых образована солевыми свя-зями . [c.205] Вернуться к основной статье