ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Феноменологические модели вязкоупругих тел из "Статическая усталость полиэтилена" Поведение реальных материалов носит довольно сложный характер. Полимеры, например, сочетают упругость с вязкостью. Под действием силового поля иногда наблюдаются пластическое и вязкое течения материалов. Первое возникает только в том случае, когда внешнее усилие превышает некоторый предел (предел текучести). Второе наблюдается под действием любых, в том числе достаточно малых, сил. [c.23] Свойства материалов можно описать с помощью механических моделей, которые дают лишь феноменологическую характеристику поведения. [c.23] Уравнение (29) распространяется на многие системы полимерных и других материалов. Из уравнения (29) видно, что при т ( - 0) 0=00, т. е. наблюдается обычная упругость. И, наоборот, при длительном нагружении т ( - -оо ) напряжение в теле рассасывается до нуля, что характерно для вязкой жидкости. Формула (29) показывает, что параметр т соответствует времени, за которое начальное напряжение уменьшается в е раз. [c.25] Механическая модель, описывающая максвелловское тело, состоит из упругого элемента (пружины) и вязкого амортизатора, соединенных последовательно. [c.25] Выше уже отмечалась практическая невозможность применения механических моделей с одним параметром. Реальные вязкоупругие материалы отличаются многокомпонентностью де- формации. Поэтому для описа- у ния их поведения необходим целый набор констант, что повышает точность результатов. [c.27] В этих уравнениях Ог(1=1 2 ... т), г и тг следует рассматривать соответственно как парциальные напряжения, модуль упругости и время релаксации /-го элемента е — общая деформация о — общее напряжение. Непосредственно измерить в процессе эксперимента можно только а и е. Парциальные величины могут быть получены косвенным путем. Рассматриваемая модель пригодна для описания линейных полимеров. При постоянной деформации напряжение в элементах такой модели уменьшается до нуля. [c.27] Функция Е(х) называется распределением времени релаксации. Она может не существовать для t ti и т тщ, где ti и Тщ — соответственно минимальное и максимальное значения времени релаксации. [c.28] Модель Вихерта i[31] вполне пригодна для описания механического поведения полимеров в условиях релаксации напряжений. [c.28] Уравнение (39) соответствует упруговязкому материалу, деформация которого слагается из мгновенной и запаздывающей упругости, а также вязкого течения. [c.29] Имеется много эмпирических результатов, также свидетельствующих о простой взаимообратности функций ползучести и релаксации в линейной области. [c.29] Представляет интерес выяснение молекулярной природы вязкоупругих свойств. Выше уже рассматривалась модифицированная модель Фойгта, обладающая совокупностью трех различных видов деформации мгновенной (гуковской) упругостью, замедленной (высокоэластической) упругостью и вязким течением. [c.29] Подобная молекулярная теория была предложена Алф-реем [2] для линейных аморфных полимеров типа полистирола. В простейшей форме вязкоупругое поведение такого полимера можно охарактеризовать трехкомпонентной моделью с четырьмя параметрами. [c.30] В основе перечисленных макроскопических процессов лежат специфические молекулярные механизмы. [c.31] Мгновенная упругая деформация четко отделяется от других составляющих при низкой температуре, когда структура полимера заморожена и конфигурация молекул фиксирована. В этих условиях деформации возникают за счет незначительного взаимного удаления цепей (с преодолением сил Ван-дер-Ваальса), изменения валентных углов, а также за счет деформации первичных валентных связей. [c.31] С повышением температуры проявляется высокоэластич-ность. Молекулярные цепи совершают сегментальное диффузионное движение ( внутримолекулярное микроброуновское движение ), при котором каждая молекула непрерывно меняет свою конфигурацию. Скорость диффузионного движения зависит от температуры, а наличие внешней силы приводит к ориентированным конформациям. Равновесное распределение конформаций отвечает равномерной упругой деформации, которую можно вычислить с помощью кинетической теории высоко-эластичности. [c.31] Таким образом, время запаздывания является функцией скорости диффузионного движения. [c.31] Вязкие деформации связаны с относительным перемещением молекулярных цепей в направлении вектора напряжения ( мак-роброуновское движение ). [c.31] Сложное поведение полимеров в высокоэластической области связано, по мнению Алфрея [2], с выпрямлением и ориентацией молекулярных петель, витков и клубков различных размеров. С этой позиции можно объяснить физическое содержание спектра периодов запаздывания (ориентации). [c.31] В заключение коротко остановимся на температурных факторах, влияющих на вязкоупругие свойства полимеров. [c.31] Параметры, входящие в уравнение (43), являются функциями температуры, с изменением которой меняется и реакция полимера на действие внешних сил. [c.31] Вернуться к основной статье