Релаксация напряжении деформаций

Явления релаксации и ползучести различаются тем, что при релаксации общая деформация детали постоянна, а напряжение в ней падает, в то время как при ползучести напряжение постоянно при непрерывно нарастающей деформации. [c.11]

Выражением релаксационного характера механических свойств полимеров являются гакие широко известные факты как трудность достижения равновесного значения высокоэластической деформации, медленное увеличение деформации при постоянной нагрузке (ползучесть), убывание напряжения со временем в деформированном образце (релаксация напряжения), различие в напряжении при одной и той же величине деформации в случае нагружения и в случае разгружения (механический гистерезис и связанные с ним тепловые потери), отставание при периодическом деформировании деформации от напряжения и, как следствие этого, существование так называемого тангенса угла механических потерь. [c.41]

Термомеханическая правка второй разновидности основана на пластических деформациях вала. Процесс осуществляется путем нагрева вала по всей окружности до 600—650 °С с последующей правкой нажимным приспособлением. Особенностью этого метода правки является проявление релаксационных явлений. При релаксации напряжений имеет место снижение напряженного состояния путем перехода упругой деформации в пластическую. Общая деформация при правке складывается из упругой и пластической. Ниже представлены релаксационные характеристики стали 35, полученные при времени выдержки детали 1 ч в условиях повышенных температур [c.160]

Левая часть равенства (3.13) представляет собой приращение внутренней энергии тела. Приращение поверхностной энергии имеет знак плюс, так как на эту величину увеличилась внутренняя энергия тела. Приращение потенциальной энергии деформации имеет знак минус, так как эта доля внутренней энергии выделяется телом (вследствие релаксации напряжений в связи с появлением новых, свободных от нагрузок, поверхностей тела). Тогда условие [c.180]

В условии (3.28) работа внешних сил и потенциальная энергия деформации не связаны теоремой Клапейрона (из-за релаксации напряжений с ростом трещины). Формально можно представить в виде суммы [c.192]

Анализ результатов решения показывает (см. рис.4.15), что при релаксации напряжений в /-м слое (/ = 1, 2,. . . , Л ) происходит деформация размеров этого слоя вследствие изменения конформаций макроцепей под воздействием возникших локальных напряжений. В области интенсивной релаксации напряжений происходят значительные деформации гранулы сополимера. Таким образом, вместе с положением оптической границы и вслед за ним перемещается область наиболее значительных деформаций материала сополимера, которые быстро уменьшаются после прохождения релаксационной волны напряжений. В этой связи наиболее крутой подъем координаты фазовой границы наблюдается в первоначальные моменты времени, когда локальные напряжения достигают наибольшего значения, а их релаксация захватывает одновременно несколько элементарных слоев материала сополимера. Затем по мере ослабления волны напряжения релаксируют в значительной части пространства исследуемого образца наблюдается замедленное движение фазовой границы. [c.327]

С течением времени происходит уменьшение упругой деформации и ослабление (релаксация) напряжения. При этом упругая деформация переходит в пластическую. [c.11]

Релаксация напряжений после одиночной сдвиговой деформации Y = 0 Y = YoS(0. To — сдвиговая деформация измеряется Tij it) [c.167]

Уравнение (VH. 21) описывает изменение напряжения в модели со временем (релаксацию напряжения) при постоянной деформации с начальным напряжением Ро (рис. 63). [c.200]

Одной из основных причин появления трещин в конструкциях является охрупчивание металла во время эксплуатации и, как следствие, уменьшение способности материала к релаксации напряжений за счет пластических деформаций. Неучет данного фактора может привести к тому, что даже при температурах эксплуатации выше критической температуры вязко-хрупкого перехода разрушение может носить хрупкий характер. Поэтому при анализе текущего состояния ответственной стальной конструкции определение прочностных свойств материала является важнейшим этапом в общем алгоритме оценки. [c.28]

Чисто эластическое деформирование механически полностью обратимо и не связано с разрывом цепи или ползучестью. Однако в реальном каучуке, как и в любом вязкоупругом твердом теле, энергетическое и энтропийное упругое деформирование представляет собой вязкое течение. Отсюда следуют релаксация напряжения при постоянной деформации, ползучесть при постоянной нагрузке и диссипация энергии при динамическом воздействии. Поэтому при моделировании макроскопических механических свойств вязкоупругих твердых тел даже в области деформации, где отсутствует сильная переориентация цепей, следует использовать упругие элементы с демпфированием, содержащие пружины (модуль G) и элементы, учитывающие потери в зависимости от скорости деформирования (демпфер, характеризующийся вязкостью ti). Простейшими моделями служат модель Максвелла с пружиной (G) и демпфером (ti), соединенными последовательно, и Фохта—Кельвина с пружиной (С) и демпфером, соединенными параллельно. В модели Максвелла время релаксации равно t = t]/G, а в модели Фохта—Кельвина то же самое время релаксации более точно называется временем запаздывания. В феноменологической теории вязкоупругости [55] механические свойства твердого тела описываются распределением основных вязко-упругих элементов, характеризуемых в основном временами релаксации т,-. Если известны спектры молекулярных времен релаксации Н(1пт), то с их помощью в принципе можно получить модули вязкоупругости [14Ь, 14d, 55]. Зависимый от времени релаксационный модуль сдвига G t) выражается [c.39]

Установлено, что для разрушения цепей даже после релаксации напряжения (через 20 мин после начала процесса) не только необходима целостность кристаллических блоков, но такл<е тесное постоянное боковое сцепление между микрофибриллами в фибрилле и между фибриллами в волокне. Как и в гл. 5, при детальном рассмотрении поведения одиночных цепей отметим, что сдвиговое смещение концов микрофибрилл в поле межфибриллярных сил сцепления допускает передачу усилий сдвига, которые накапливаются на пути передачи напряжения до величины осевого напряжения ст. Релаксация данного напряжения происходит при постоянном удлинении волокна. Продолжающийся разрыв цепей указывает, что осевые деформации микрофибрилл остаются постоянными в процессе подобной релаксации. Однако такие деформации могут быть постоянными лишь в отсутствие заметного проскальзывания микрофибрилл или фибрилл. [c.192]

Экстремальное изменение напряжений — нелинейное вязкоупругое явление, поэтому оно не предсказывается в рамках теорий линейной вязкоупругости. Заметим, что в процессах переработки полимеров напряжения экстремально возрастают в периоды, соответствующие заполнению формы при литье под давлением и при получении заготовки в периодических процессах формования с раздувом. Полагают поэтому, что эта особенность реологического поведения оказывает влияние на ход этих процессов. Более того, особенности вязкоупругого поведения полимеров, в частности их способность к релаксации напряжений и упругому восстановлению, играют важную роль в процессах переработки полимеров (особенно сильно они влияют на структурообразование и формуемость). Как было показано в гл. 3, остаточные напряжения и деформации, существующие в изделии после формования, в значительной степени определяют его конечные морфологию и свойства. [c.139]

Релаксация напряжений и ползучесть линейных несшитых поли-меров только качественно описываются с помощью моделей Фойхта и Максвелла даже при малых напряжениях и деформациях, когда эти материалы линейно вязкоупруги. Рис. 6.6 иллюстрирует сходство и разницу между экспериментом и теорией. Основное отличие состоит в том, что предсказываемая теорией реакция материала иа приложенные извне воздействия описывается простой экспоненциальной зависимостью от времени О ( ) и J ( ), в то время как из рис. 6.6 видно, что экспериментально наблюдаемые значения О (/) н J (1) удовлетворительно аппроксимируются лишь суммой экспонент типа встречающихся в уравнениях (6.4-2) и (6.4-4). Таким образом [c.148]

Экспериментально полученные кривые релаксации напряжений ири малых деформациях или кривые ползучести при малых напряжениях можно совместить, сдвигая их вдоль оси времени, в одну обобщенную кривую (релаксации или ползучести) [27]. [c.149]

Рассмотрите единичный механический элемент Максвелла (см. рис. 6.6, а). При / < О элемент находился в покое. В момент / = О к нему прикладывается сдвиговая деформация (t). Установив, что напряжения в пружине и поршне одинаковы, а полная деформация представляет собой сумму деформаций пружины и поршня, получите (6.3-9) для случая сдвиговых деформаций. Решите это дифференциальное уравнение для случая экспериментов по релаксации напряжений, т. е. при Vis = = Yo. и получите (6.4-2). [c.177]

Важной реологической характеристикой вязкоупругой среды является время релаксации упругих деформаций (время восстановления формы) =т]/0. В отсутствие внешних сил упругая деформация такого материала уменьшается во времени I под влиянием внутренних напряжений по закону [c.153]

Время релаксации напряжения образца при каждой заданной деформации было принято равным 24 ч при 20 °С, так что полученные значения напряжений можно было считать близкими к равновесным. Это предположение специально проверялось при одноосном растяжении. Так, данные, полученные при нагружении образца и его разгрузке в указанном выше режиме релаксации, совпадают в пределах нескольких процентов. Это свидетельствует [c.155]

Мы получили общее уравнение деформации модели вязкоупругого тела. В случае релаксации напряжения деформация постоянна, e = onst, а значит de/d/ = 0. Тогда (9.6) запишется следующим образом [c.121]

Процессы установления равновесия, временной ход которых определяется перегруппировкой частиц под действием теплового движения, называют релаксационными. Релаксационная природа высокоэластиче-Рис. 1.1. Релаксация напряжения деформации резины — основ- [c.10]

Механическая работа внешних сил вызывает соответствующее увеличение энергии деформащ1и. В то же время увеличение длины трещины приводит к релаксации напряжений, что, в свою очередь, вызывает изменение энергии деформации по закону упругости. Отсюда получаем энергетический критерий разрушения [c.194]

Два метода исследования и характеристики деформационных свойств полимеров в широком интервале температур, описанные в 236 и 238,—частотно-температурный метод (см. рис. 208), разработанный А. П. Александровым и Ю. С. Ла-зуркиным, и термомеханический метод (см. рис. 202), разработанный В. А. Каргиным и Т. И. Соголовой, — основаны на определении деформации полимера при заданной (периодически или постоянно) действующей внешней силе. В работах американских авторов (Тобольского, Ферри и их сотрудников) получил развитие другой путь, основанный на определении релаксации напряжения нри постоянной заданной деформации тоже для широкого интервала температур. Хотя эти величины, конечно, могут существенно различаться для разных промежутков времени от момента деформации, однако общий характер зависимости для дымного полимера изменяется не так сильно. Поэтому удовлетворяются ono- [c.582]

Позднее эта точка зрения была распространена и на металлы, которые не образуют интерметаллидных соединений, но для которых характерно изменение фаз йли образование сегрегаций легирующих элементов или примесей в вершине трещины в ходе пластической деформации вследствие градиента состава здесь образуются гальванические элементы. Варианты этой теории содержат предположение, что трещины образуются механически и что электрохимическое растворение необходимо только для периодического сдвига барьеров при росте трещины [25]. Но хрупкое разрушение пластичного металла вряд ли возможно в вершине трещины. Кроме того, было показано, что удаление раствора Fe la из трещины, образованной в напряженном монокристалле uaAu, сопровождается релаксацией напряжений в кристалле и —. .в результате —немедленным прекращением растрескивания, сменяющимся пластической деформацией [26]. Аналогичным образом, трещина, распространяющаяся в напряженной нержавеющей стали 18-8, погруженной в кипящий раствор Mg lj, останавли- [c.138]

Конформационные переходы цепи с кинк-изомерамп, свободная энергия которой при наличии напряжения представляется сплошной линией (рис. 5.1), термодинамически необратимы, а внутренняя энергия переходит в тепло. Представляет интерес постоянная времени процесса перехода если она мала по сравнению со временем, в течение которого происходит растяжение цепи, то кривая напряжение—деформация не слишком сильно отличается от кривой, соответствующей сплошной линии на рис. 5.1, а если постоянная времени слишком велика, то переходы могут быть запрещены и цепи деформируются эластично. Однако при промежуточных значениях постоянных времени наибольшие напряжения не полностью вытянутых цепей будут зависеть от скорости, с которой происходят конформационные переходы, снимающие напряжение. Детальное рассмотрение данного явления потребовало бы изучения формы и взаимодействия цепных молекул, основ термодинамики необратимых процессов [15] и анализа потенциала вторичных, или вандерваальсовых, связей между сегментами [16]. Это привело бы к рассмотрению неупругого деформирования полимеров, которое не является предметом данной книги. Тем не менее все же представляет интерес некоторая информация относительно скорости переходов между различными кинк-изомерами, сопровождающихся релаксацией напряжения в системе. Так как любые переходы, приводящие к движению только одного кинк-изомера, обычно не вызывают удлинения цепи вдоль ее оси, то приходится учитывать по крайней мере одновременную активацию н аннигиляцию двух кинк-изомеров. Подобный процесс состоит из поворота четырех гош-связей и передачи поворота сегмента между кинк-изомерами можно оценить энергию связи, необходимую для преодоления потенциального барьера, которая должна составлять 33,5 кДж/моль для поворота гош-связи [7] и (2,1—5) кДж/моль для вращения СНг-группы [17, 18]. Следовательно, чтобы преобразовать весь кинк-изомер tgtgttgtgt в транс-конформацию, необходима энергия активации 46—63,6 кДж/моль. Можно предположить, что подобные преобразования напряженных цепей ПЭ к состоянию, свободному от напряжений, действительно происходят при скорости деформирования по крайней мере 1 с при температуре ниже точки плавления, т. е. при 400 К. Теперь мол<но рассчитать скорость данного процесса при 300 К с помощью выражения (3.22), которая оказывается равной 0,0018 с . При деформировании цепи энергия активации вращения сегмента только убывает, а скорость переходов, сопровождающихся ослаблением напряжения, возрастает [19]. С учетом подобного [c.130]

При ударном нагружении ПП (например, до деформации последнего 10,5 % менее чем за 0,1 с) наибольшее поглощение полосы 955 см обнаруживается через = 69 с, когда реализуется значительная часть релаксации напряжения, в то время как при постепенном нагружении со скоростью деформации 10 %/мин наибольшее поглощение соответствует максимуму напряжения при деформации 10,5%. Наибольшее увеличение интенсивности полосы 955 см- (в 3,2 раза) больше при ударном нагружении по сравнению с постепенным нагружением [38]. Поэтому передача молекулярного напряжения в высокоориен-тироваиный ПП представляет собой вязкоупругий процесс, включающий деформирование аморфных областей и противодействие раскручиванию геликоидального упорядочения. Вул [39] провел детальный экспериментальный и расчетный анализ релаксации напряжения, динамического поведения ИК-спектров и разрыва связей. Он пришел к выводу о необходимости учитывать различные степени чувствительности к напряжению кристаллических областей (2,1 см- на 1 ГПа) и отдельных цепей (8 см- на 1 ГПа). Вул показал, что в первую очередь релаксируют наиболее высоконапряженные цепи (952 см- ), внося таким образом вклад в увеличение интенсивности спектров высоких частотах (например, 955 и 960 см- ), а также что разрыва связи не произойдет, если энергия ее активации Но равна или больше 121 кДж/моль. Если Уд =105 кДж/моль, то происходит разрыв очень небольшого числа цепей (вызывая [c.237]

В этой книге не раз отмечалось, что релаксация напряжения не может и не должна быть связана исключительно с разрывом цепи [2—52]. Тем не менее были продолжены попытки объяснения кривых напряжение—деформация ПА-б [49—51] и волокна поли [пара-(2-гидроксиэтокси) бензойной кислоты] [c.247]

Основной задачей реологии является взу чение закономерностей поведения различных материалов под действием деформирующих усилий. При этом рассматриваются процессы, связанные с необратимыми остаточными деформаци-чми и течением разнообразных вязких и пластитшых материалов (неньютоновских жидкостей, дисперсных систем и др.), а также явления релаксации напряжений, упругого последействия и т.д. Реология тесно переплетается с гщфомеханикой, теориями упругости, пластичности и ползучести. [c.4]

Перед началом испытаний все образцы выдерживали при температуре 1000°С в течение 1 ч и испытывали их на ползучесть при напряжениях 275 139и 18 кгс/см и двух темпах нарастания температуры 10 и 20 град/мин в диапазоне 1000—2400°С. Результаты испытаний на ползучесть приведены на рис. 3, а. При испытании иа релаксацию исходную деформацию образца поддерживали постоянной в течение всего опыта, и ее абсолютная величина составляла 0,11 мм, что соответствовало исходной величине напряжения порядка 350 кгс/см . Температура нарастала примерно со скоростью 25 град/мин. [c.215]

В процессах компактирования дисперсных материалов давлением, когда внешние усилия изменяются до конечного значения в течение определенного отрезка времени, для деформированного состояния системы в ряде случаев становится существенным влияние таких факторов, как скорость нагружения и продолжительность силового воздействия. Напряжения и деформации, возникающие при объемном сжатии твердого дисперсного тела давлением, изменяются во времени, даже если нагрузки остаются постоянными. Одна сторона этого явлешш связана с изменением во времени объемной деформации при выдержке под постоянным давлением - объемная ползучесть или последействие, другая - со снижением напряжений при постоянной объемной деформации - релаксацией напряжений. [c.39]

Рассмотрим ньютоновскую жидкость и расплав полимера, находящиеся в одинаковых экспериментальных условиях между двумя параллельными пластинками (рис. 6.3). Нижняя пластинка фиксирована, верхняя мгновенно смещается на расстояние Ах . Тогда мгновенно приложенная деформация составит -= Ах/Ау. В обеих жидкостях будут развиваться напряжения =--- t)IAy. Их зависимость от времени показана на рис. 6.3, а и б. В случае ньютоновской жидкости напряжения релаксируют мгновенно в соответствии с уравнением (6.2-1) таким образом, за исключением бесконечно малого промежутка времени, когда пластинка смещается на расстояние Ах, величина к (AxlAy)ldt == dvjdt у = 0. Следовательно, медленная релаксация напряжений в полимерных расплавах при Y = О не может быть описана с помощью определяющего уравнения ньютоновской жидкости, однако это возможно в рамках тррии вязкоупругости (см. разд. 2.1 и 6.4). [c.138]

Для изучения процесса релаксации напряжений обра щы подвергают деформированию до заданной величины деформации eq. после чего деформация остается постоянной, а напряжение, необходимое для ее поддержания, со временем уменьшается. В результате определяют зависимость напряжения ст от времени т при постоянной деформации Eq = onst. [c.53]

Воздействие тепла и кислорода иа напряженные полимеры приводит к деструкции полимерных молекул, следствием которой являются химическая ползучесть, химическая релаксация и уменьшение долговечности. Имеются стандартные методы испытаний на определение ползучести растянутых образцов резины при старении (Р = onst), релаксации напряжения и остаточной деформации в сжатых образцах (е = onst). [c.130]

В рамках линейной теории вязкоупругости релаксация напряжения (при заданной деформации е = onst) выражается уравнением [c.59]