ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аналитическая зависимость между напряжением и деформацией резины и ее механические свойства из "Резиновые технические изделия Издание 2" В практике применения РТИ имеют место релаксационные явления, степень которых зависит от времени и условий деформации, проявляющиеся в таких релаксационных процессах как ползучесть, падение напряжения, восстановление, гистерезисные потери и др. [c.268] Ползучесть (крип) представляет собой увеличение относительной деформации е со временем т приложения постоянной нагрузки Р. Ползучесть в РТИ ведет к существенному изменению конструктивных размеров вследствие растяжения в ремнях, сжатия в уплотнительных и амортизационных подкладках, сдвига в подвесках. Значительная вначале ползучесть замедляется с течением времени. С повышением температуры ползучесть ускоряется. Характер ползучести резины при растяжении зависит от вида каучука. Кривые зависимости времени (абсцисса) — от степени ползучести (ординаты) для резин из синтетического каучука обращены выпуклостью к оси ординат, для резин из натурального каучука — к оси времен. [c.269] Для приближенной оценки величины ползучести и релаксации напряжения во времени предложены [1 ] эмпирические зависимости. Определение релаксации напряжения при осевом сжатии производится ГОСТ 9982—62. [c.269] Время начального хода релаксации, соответствующее достижению равновесного напряжения Ооо является временем завершения процессов, связанных с разрушением и перегруппировкой сравнительно слабых связей. Вторая стадия замедленного (линейного) снижения напряжения — химическая релаксация напряжения — характеризует процесс разрзш1епия и перегруппировки сравнительно прочных связей. Для резин из обычных каучуков быстрый (нелинейный) и медленный (линейный) процессы разделимы достаточно четко. Для резин из фторкаучука химическая релаксация практически не обнаруживается [4]. [c.269] Восстановление представляет собой изменение величины деформации во времени после снятия нагрузки с образца. Так как внутренние силы в резине, освобожденной от внешней нагрузки, приходят в равновесие медленно, то упругое последействие в статических условиях (особенно в наполненных резинах) проявляется длительно. Наблюдаемая величина остаточной деформации зависит от ряда факторов от состава резиновой смеси и условий обработки, от величины деформации и температуры, от продолжительности, величины и повторности деформаций, от температуры, в которой осуществляется деформация, а также от длительности и температуры периода между снятием нагрузки и замером образца. [c.270] Уменьшение восстанавливаемости в условиях опыта или эксплуатации, или, иначе, накопление остаточных деформаций (до 100% от принятой начальной), характеризует понижение эксплуатационного качества резины как материала. [c.270] Для резин, набухающих в рабочей среде, увеличение объема уплотнительной детали и создаваемое этим некоторое увеличение давления изделия на контакте с металлом может способствовать сохранению герметичности. Но если рабочая среда экстрагирует какие-либо компоненты из резины, что, естественно, ведет к уменьшению объема, то будет происходить снижение давления уплотнителя и, следовательно, разуплотнение. [c.270] Гистерезис. Кривая цикла растяжение — сокращение резины, так называемая гистерезисная петля, показывает, что образец, подвергаемый растяжению внешним усилием, достигающим некоторого значения Рц, и получивший относительное удлинение 8к, при сокращении, проводимом при постепенном снижении величины растягивающего усилия, не проходит через те же значения е, а имеет большее относительное удлинение. В результате этого при снижении усилия Р до нуля образец имеет некоторое остаточное удлинение. Освобожденный от нагрузки образец со временем, вследствие восстановления, частично снижает остаточное удлинение. Положение и конфигурация гистерезисной петли зависят от особенностей резины и от величины деформации, достигаемой в цикле. Повышение температуры и снижение скорости деформации уменьшают напряжение деформируемой резины. Площадь гистерезисной петли определяет величину энергии рассеяния ДЖ в цикле деформации, проходящем с затратой энергии W на цикл. [c.270] С увеличением растяжения относительный гистерезис растет. При повторных значительных растяжениях резины из кристаллизующихся каучуков (натурального, хлоропренового, бутилового) обнаруживают гораздо большие гистерезисные потери, нежели резины из некристаллизующихся каучуков бутадиенового, бутадиен-стирольного, бутадиен-нитрильного [5] . [c.271] Растяжение в одноосном нагружении. При одноосном растяжении с постоянной скоростью кристаллических материалов до величины деформации, отвечающей пределу упругости (пропорциональности), наблюдается линейная зависимость между условным напряжением / (в дан см ) и соответствующей ему относительной деформацией е. Для различных материалов их пределы пропорциональности различны как абсолютно, так и относительно к их предельной деформации при разрыве. [c.271] Материалы, обладающие (наряду с упругой) высокоэластической деформацией — каучук, резина, некоторые пластмассы, а также текстильные изделия, способные при одноосном нагружении к значительно большим растяжениям, чем, например, сталь и различные металлы — линейную зависимость / — е показывают лишь на весьма небольших начальных растяжениях. В целом у этих материалов, несмотря на большую обратимость деформации, зависимость / — е нелинейна и обычно не монотонна. Следовательно, такие материалы, как пе отвечающие известному положению Гука, нельзя охарактеризовать одним постоянным значением модуля продольной упругости Ef, рассчитываемого по условному напряжению /. На участке нелинейной зависимости модуль материала Ef можно определять лишь в дифференциальной форме. [c.271] Установление, с большим или меньшим приближением, зависимости между / (или о) и Я, для материалов, обладающих высокоэластическими свойствами, возможно или теоретически, путем вычисления искомой зависимости из свойств той или иной механической модели высокомолекулярного соединения, или путем подыскания уравнения экспериментально найденной зависимости. [c.272] Теоретическое установление зависимости напряжение — деформация резины для высокоэластического ее состояния исходит из положения, что равновесное деформированное состояние определяется высокоэластической составляющей и что величиной упругой энергетической составляющей деформации можно пренебречь. [c.272] Уравнение (8. 4) применимо для мягких резин с содержанием связанной серы до 8% [7], но без учета влияния химических процессов в период нахождения образца под нагрузкой последнее приводит к условно равновесному модулю. Показано также [8], что уравнение пропорциональности (т и е в ограниченных, но практически достаточных пределах деформации с достаточным приближением может быть принято не только для равновесной деформации, но и для статической, а равно и для непериодической динамической, но с другим в каждом конкретном случае модулем материала, зависящим от режима деформации и температуры. Под статической деформацией здесь понимается деформация в равновременном режиме, когда независимо от величины принятой деформации одинаково время действия силы под непериодической — динамический равноскоростной режим. [c.273] В физическом смысле Е по уравнению (8. 6) при Я, = 1 представляет модуль начальной деформации в соответственном режиме (то же относится ж к Ef при этом значении Я,). [c.273] По физическому смыслу О в уравнении (8. 9) при А,= 1 представляет собой модуль сдвига, равный /з Е для начальной деформации, как это-и следует из зависимости С = Е 2 X X (1 + а) для изотропных материалов при малых деформациях и коэффициенте Пуассона р = 0,5. [c.274] Как видно из рис. 144, с уменьшением толщины кривые смещаются в сторону больших величин предела прочности, но разброс данных при этом увеличивается. Кривые для ненаполненной резины отвечают нормальному распределению, и наивероятнейшая прочность может быть рассчитана как средняя арифметическая при заданной толщине образцов. В то же время относительный разброс прочности практически не зависит от толщины образцов . [c.275] Как пример, приведем следующее сопоставление (табл. 6). [c.276] В конструкции и эксплуатации РТИ могут быть различны не только скорость деформации и толщины образцов, но также другие геометрические размеры, форма образцов, виды и режимы деформации и возможность концентрации напряжений. Все это в той или иной мере влияет на величину предела прочности в изделии и на срок службы изделия. [c.276] Расчеты одноосного статического растяжения резины относительно редко применяются к реальным конструкциям, так как конструкции, работающие на растяжение, мало употребительны (характерное исключение составляют амортизационные шнуры). [c.277] Вернуться к основной статье