ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пласто-эластические свойства из "Механические испытания каучука и резины" При характеристике механического поведения каучуков и сырых смесей первоочередным является вопрос о соотношении пластической и высокоэластической составляющих в общей деформации. Так же как и у любых линейных полимеров, общая деформация всегда может рассматриваться как сумма трех деформаций истинно упругой, высокоэластической и пластической. Истинно упругая деформация устанавливается практически мгновенно и ее величина почти не зависит от температуры. Для каучуков и сырых смесей при обычных температурах и скоростях нагружения она всегда мала (по сравнению с высокоэластической и пластической деформациями) и ею поэтому, как правило, можно пренебречь. [c.28] Представление о соотношении между истинно упругой и высокоэластической составляющими деформации может быть получено сопоставлением деформируемости материала при температуре ниже температуры стеклования с его деформируемостью при обычной температуре. [c.29] В отличие от упругой высокоэластическая деформация развивается во времени, причем скорость достижения равновесного, либо стационарного, значения существенно зависит от температуры. [c.29] Пластическая деформация, по существу, есть следствие вязкого течения материала под действием внешней силы. [c.29] С помощью модели легко объяснить поведение упруго-вязкого тела при различных видах нагружения. [c.30] Недостаточность рассмотренной модели для описания механических свойств каучука прежде всего связана с тем, что не учитывается релаксационная природа высокоэластической деформируемости Фактически развитие высокоэластической деформации после приложения внешней силы, так же как и ее изчезновение после разгрузки, будет происходить во времени. [c.31] Пунктирная кривая на рис. 3 иллюстрирует сказанное. Время 0, необходимое для установления стационарного течения, определяется кинетикой развития высокоэластической составляющей деформации. Оно бывает иногда весьма велико, так что в реальных условиях нагружений, применяемых при лабораторных испытаниях, эта стационарность часто вообще не достигается. Последнее обстоятельство является причиной многих ошибок и недоразумений, возникающих при истолковании результатов лабораторных испытаний каучуков. Релаксационный характер высокоэластической деформации приближенно может быть учтен некоторым усложнением модели, представленной на рис. 2,а. Усложнение сводится к введению еще одного вязкого элемента для демпфирования пружины, моделирующей способность к высокоэластической деформируемости. Такого рода модель представлена на рис. 2,6. [c.31] Вязкость т)1 моделирует в этом случае то внутреннее трение, которое препятствует мгновенному развитию высокоэластической деформации. [c.31] Учет релаксационного характера высокоэластической составляющей деформации существенен лищь при описании течения в условиях неустановившегося режима. Стационарное течение, наступающее после того, как высокоэластическая деформация развивается полностью, протекает для рассматриваемой модели в общем так же, как и в упруго-вязком теле с мгновенно развивающейся упругостью. [c.32] Недостаточность модели (см. рис. 2,6) сказывается, однако, в том, что закон течения Ньютона не дает количественного описания явления даже в простейшем случае установившегося режима. Неньютоновский характер течения каучуков обнаруживается при сопоставлении стационарных значений скорости течения, определенных при различных значениях деформирующего усилия. Оказывается, что требуемая законом Ньютона пропорциональность скорости течения приложенному напряжению не соблюдается, причем эффективные значения вязкости, определяемые как отношение напряжения к соответствующей скорости сдвига, закономерно убывают с ростом приложенного напряжения. [c.32] Одной из очевидных причин такой аномалии вязкости является зависимость конфигурации перемещающихся при течении макромолекул от величины высокоэластической составляющей деформации и, следовательно, от напряжения. [c.32] Осложнения, связанные с релаксационной природой высокоэластичности и неньютоновским характером течения, возникают из-за особенностей строения каучукового полимера и не могут быть целиком приписаны влиянию других компонентов резиновой смеси. [c.32] При рассмотрении пласто-эластических свойств резиновых смесей нужно учесть дополнительные осложнения, вносимые присутствием высокодисперсного наполнителя. Под воздействием деформирующих усилий происходит обратимое разрушение пространственной структуры, что приводит к тиксотропии и тем самым влияет на пласто-эластические свойства резиновых смесей. Из-за больших сдвиговых напряжений, которые развиваются в резиновых смесях при их переработке, так же как и при проведении некоторых механических испытаний, наряду с обратимыми изменениями свойств, обусловленными разрушением слабых ван-дер-ваальсовых связей, при механических воздействиях на каучук могут, в определенных условиях, разрушаться и рекомбинировать также и химические связи. Количественная оценка эффектов, связанных с тиксотропным поведением материалов, является довольно сложной задачей, и на практике обычно оценивают суммарное влияние различных факторов на пласто-эластические свойства резиновой смеси. [c.32] Если воспользоваться модельными представлениями, то уравнению (4) соответствует система из п параллельно соединенных элементов Максвелла так, как это показано на рис. 4. [c.33] Аналогично релаксации может быть описан и процесс ползучести (т. е. деформации под воздействием не изменяющегося во времени напряжения). [c.33] В котором /(т) —составляющая упругой податливости (т. е. величины, обратной модулю /=1/ ), также соответствующая значениям т, лежащим в интервале от т до х+йх. [c.34] Из приведенных соотношений следует, что для количественного описания механического поведения линейного полимера нужно знать вид функций распределения Е(х) и 1 х). В каждом конкретном случае он может быть найден из экспериментальных кривых релаксации либо ползучести. При этом надо иметь в виду, что релаксационные свойства весьма существенно зависят от температуры и поэтому надежные данные могу быть получены лишь при условии, что экспериментально най денные зависимости охватывают весь практически важный тем пературно-временной интервал. [c.34] Вопрос о температурной зависимости релаксационньг свойств имеет очень большое практическое значение. Ускорение протекания релаксационных процессов, достигаемое повыше нием температуры, лежит в основе многих технологических про цессов. В частности, все операции по переработке и формо ванию сырых резиновых смесей проводят при повышенной тем пературе. [c.34] В общем соотношение (7) применяется для описания температурной зависимости периода релаксации т, входящего в уравнение Максвелла, так же как и при количественной характеристике той же зависимости для любого значения времени релаксации, входящего в набор, описываемый рассмотренными выше функциями распределения. [c.34] Из общих физических представлений о сущности релаксации следует, что механическое поведение упруго-вязких материалов при неравновесных режимах нагружения зависит от численного значения некоторого безразмерного параметра, представляющего отношение времени действия внешней силы к периоду релаксации системы. [c.34] Вернуться к основной статье