Растяжение адиабатическое

Явление инверсии теплового эффекта состоит в том, что при быстрых адиабатических растяжениях тепловой эффект меняет знак при переходе от малых к большим деформациям (при [c.120]

Если стальной стержень с висящим на нем грузом нагреть, то стержень удлинится. Кроме обычного теплового расширения проявится ослабление взаимодействия атомов в кристаллической решетке и упругость стали, удерживающей груз, уменьшится. Если нагреть газ под нагруженным поршнем, то поршень начнет подымать груз, т. е. упругость газа увеличится. Еще в начале прошлого столетия Гух наблюдал сокращение нагруженной полоски эластомера (рост упругости) при нагревании. Эффект оказался обратимым. Впоследствии Джоуль в своих знаменитых опытах по определению механического эквивалента теплоты подтвердил сокращение нагруженной полоски эластомера при нагревании и провел ряд количественных измерений, пример которых приведен на рис. 8.5. Ei адиабатическом режиме растяжения (как в этом опыте) энтропия системы не меняется, и поэтому меняется температура, как менялось бы количество теплоты в системе с теплоемкостью Су В изотермическом процессе [c.110]

Для адиабатических модуля растяжения и коэффициента Пуассона легко получаем следующие соотношения [c.168]

I заменено объемом эта пропорциональность р и Т при постоянном объеме газа соответствует закону Гей-Люссака, Известно также, что при адиабатическом сжатии газа происходит выделение тепла (эффект Джоуля) аналогично при быстром растяжении каучука он нагревается (термо-эластический эффект) напротив, кристаллические тела при растяжении охлаждаются. [c.230]

Рис. V. 7. Изменение температуры образца сшитого эластомера прм адиабатическом растяжении

Соотношение (V. 27) дает связь между изменением температуры при увеличении длины образца резины на йЬ и тепловым эффектом. Изменение температуры при достаточно быст-,ром (адиабатическом) растяжении от Ьо до L равно [c.152]

Объяснение образования шейки эффектом адиабатического разогрева связано, по крайней мере частично, с тем, что процесс холодной вытяжки не рассматривался как самостоятельный по отношению к начальной стадии деформаций материала. Дальнейшее исследование процесса холодной вытяжки полиэтилентерефталата было предпринято Эллисоном и Уордом [18]. Полученные ими результаты показывают, что, хотя процесс растяжения в известной мере зависит от адиабатического тепловыделения при высоких скоростях деформации, эффект перехода через предел текучести не связан с этим явлением. [c.269]

Совершенно очевидно, что полимеры — это не идеальные пластические материалы. В особенности это проявляется в эффектах, связанных с влиянием температуры и скорости деформации только если не учитывать этих эффектов и осуществлять растяжение в условиях, когда отсутствуют явления, связанные с адиабатическим разогревом, возможно описание поведения полимеров в терминах теории идеально пластического материала. [c.291]

Принимая во внимание локальный характер перестройки, можно утверждать, что измерения температуры в объеме полимера не соответствуют истинному перегреву в узких зонах трансформации сферолитной структуры в микрофибриллярную, который может быть гораздо больше измеренного. Однако адиабатическое нагревание при низких скоростях вытяжки [65] и высоких Гв [64] (рис. П1. 19) должно быть мало, а процесс структурных превращений остается одинаковым в большом диапазоне температур и скоростей растяжения. Поэтому должна быть какая-то еще и другая, более общая причина увеличения подвижности молекулярных цепей в зоне перестройки. [c.200]

Изучено влияние нагрузки и шероховатости поверхности на трение каучукоподобных материалов, в частности полихлоропрена [670], коллоидные явления в полихлоропреновом латексе [671], зависимость сопротивления электропроводящей резины из полихлоропрена от давления [672], ползучесть резины под напряжением сдвига [673], адиабатическое растяжение резины из полихлоропрена [674]. [c.520]

Некоторые работы [366—368] относятся к исследованию механических и динамических свойств каучуков и резин, теплофизических характеристик [369], термоупругих явлений в резинах при адиабатическом деформировании до разрыва [370], изменений удельного объема при растяжении резины [371]. [c.635]

Ряд авторов подчеркивают, что для правильной оценки пластмасс изучение старения нужно вести с учетом хрупкого разрушения — основного вида разрушения пластмасс при их эксплуатации, для чего необходимо знать влияние на поведение пластмасс скорости деформации и различных видов напряжений (растяжения, сжатия, сдвига, изгиба)2° . Так, при резком изменении скорости деформации растяжения полиэтилена (перехода от изотермической к адиабатической деформации) величина удлинения при разрыве проходит через максимум при этом максимум резче выражен у полиэтилена высокой плотности, чем у полиэтилена низкой плотности Описаны методы контроля [c.277]

Если принять, что в малых объемах тем или иным способом превышается температура стеклования, то на этом основании можно объяснить экспериментально наблюдаемую зависимость прочностных свойств поливинилхлорида и других полимеров от скорости нагружения. При увеличении скорости растяжения процесс деформации в большей степени приближается к адиабатическим условиям, что облегчает локальное достижение Гg. Значительное повышение температуры приводит к понижению удлинения при разрыве в противоположность эффекту повышения удлинения, наблюдаемому при более низких температурах (см. рис. 4), при этом материал становится более хрупким. В этой области влияние скорости растяжения появляется лишь в слабой степени. [c.394]

Точный вид и подобен тому, который был получен в уравнении (7.8) для свободной энергии но теперь имеются два типа растяжения 0 (объемное) и у = ди д1. Кроме того, упругие постоянные теперь определяются для адиабатического случая, а не для изотермического. Это приводит к следующему виду С7 [c.359]

Необходимо учитывать, что процесс растяжения протекает не изотермически, а адиабатически это означает, что повышение температуры, возникающее при процессах разрыва благодаря внутреннему трению и скольжению, вследствие незначительной теплопроводности полимеров недостаточно быстро выравнивается с наружной температурой. Процесс разрыва может быть проведен чисто изотермически только при очень малых или очень больших скоростях деформации. В проведенных опытах скорость движения нижнего зажима составляла 500 мм мин. Для некоторых образцов при низких [c.73]

Для адиабатического растяжения коэффициент линейного теплового расширения а и повышение температуры (вследствие растяжения) [c.57]

Однако в неоднородной среде фазовая скорость зависит от частоты (дисперсия волн), а при больших интенсивностях воздействия реальные среды нельзя считать упругими [55]. Поэтому при больших амплитудах, а также при импульсном воздействии скорость распространения энергии колебаний (групповая скорость волны) может существенно отличаться от рассчитанной по формуле (10). В простейшей теории упругой среды процессы сжатия и растяжения ее элементарных объемов считают обратимыми (т. е. протекающими без изменения энтропии) и, следовательно, адиабатическими. В таком адиабатическом приближении переменное давление, возникающее от переменного сжатия и разряжения (звуковое давление), в любой данной точке среды можно считать функцией только координаты и времени. При этом условии колебательную скорость V и плотность среды р связывают со звуковым давлением р тремя уравнениями в частных производных по координате г и времени т уравнение движения [c.21]

Измеренные акустическим методом упругие постоянные или модули упругости соответствуют адиабатическим условиям деформаг-ции, поскольку расширение-сжатие элементарного объема происходит очень быстро, а тепловые потоки инерционны и не успевают выравнять температуру элементарного объема с окружающей средой. При измерении модулей упругости механическими методами (например, при статических испытаниях образцов на растяжение) деформация совершается медленно, температура образца практически постоянна и соответствует температуре окружающей среды, таким образом, процесс происходит изотермически. [c.249]

При значительном растяжении натурального каучука (более 51—20%) в адиабатических условиях наблюдается выделение тепла, пропорциональное величине растяжения. При сокращенпи растянутого образца, наоборот, наблюдается поглощение тепла. Тепловой эф )ект не эквивалентен работе, затраченной на растяжение. Величина теплового э )фекта значительно превосходит работу растяжения, выраженную в тепловых единицах. Причиной теплового эффекта растяжения является процесс кристаллизации, точнее — скрытая теплота кристаллизации каучука. По мере [c.100]

Явление термической инверсии относится к неравновесным деформациям. При быстрых адиабатических растяжениях эффект состоит в том, что тепловой эффект меняет знак при переходе от малых к большим деформациям (при 15—20 % растяжения). При малых деформациях теплота поглощается, а при больших — выделяется [87], что выражается в слабом самопроизвольном охлаждении, а затем в нагревании образца резины при адиабатическом растяжении (рис. V. 7). Известно, что при быстром (адиабатическом) растяжении эластомеры и резины нагреваются вследствие выделения теплоты. Этот тепловой эффект впервые был обнаружен Гафом, подробно исследован Джоулем и термодинамически объяснен Кельвином, который обратил внимание на то, что этот эффект противоположен-наблюдаемому эффекту охлаждения твердых тел при адиабатическом растяжении. [c.151]

В обычных условиях деформирования, когда образец растягивается при градиенте скорости порядка 10 с , сколько-нибудь заметное выделение тепла и повышение температуры могут происходить только в узкой области, в которой образуется шейка. Маршалл и Томпсон [13] вслед за Мюллером [14] предположили, что холодная вытяжка приводит к локальным скачкам температуры, и образовацие шейки обусловлено размягчением, которое является следствием повышения температуры материала. Устойчивость процесса растяжения в этой модели явления объясняется адиабатическим характером тепловыделений в области образования шейки при ее распространении по образцу с сохранением постоянного усилия растяжения. [c.267]

Рассмотрим аргументы, выдвинутые Маршаллом и Томпсоно м в обоснование своей точки зрения. Исходным моментом их теории были изотермические диаграммы нагрузка — деформация, построенные для полиэтилентерефталата на рис. 11.13. Далее предполагалось, что процесс растяжения с высокой скоростью осуществляется в адиабатических условиях. Зависимость нагрузки от деформации подсчитывалась для адиабатического растяжения, исходя из предположения, что вся работа деформирования, производимая приложенной силой, переходит в тепло, рассеиваясь в образце, т. е. эта работа не затрачивается ни на накопление упругой энергии, ни на фазовые переходы, связанные с кристаллизацией полимера при растяжении. Практически расчет выполнялся для каждых 10% удлинения путем подсчета повышения температуры, обусловленного тепловыделениями при такой деформации проверка правильности расчета состояла в вычислении полной работы деформирования и сравнении ее с затратами энергии на суммарное повышение температуры образца. [c.267]

Рис. 11.13. Зависимость нагрузки от степени вытяжкп для полиэтилентерефталата прп различных температурах (числа у кривых). Пунктирные линии получены интерполяцией, а не прямыми измерениями. Сплошная жирная линия отвечает результатам расчета Маршалла и Томпсона для растяжения в адиабатических условиях при начальной температуре, равной 20 °С.

Нет никаких сомнений, что заметные скачки температуры действительно возникают при обычных скоростях растяжения, так что представления Маршалла и Томпсона очень существенны для понимания процесса образования шейки в целом. Однако прямые калориметрические измерения показали [16], что при низких скоростях растяжения повышение температуры столь мало (не более 10 °С), что этот эффект не может объяснить образования и распространения шейки как следствие адиабатического разогрева. Позднее это было в явной форме продемонстрировано Лазуркиным [17], который осуществил холодную вытяжку резин (ниже их температуры стеклования) при очень низких скоростях в ква-зистатических условиях. Винсен 13] подтвердил этот результат, показав, что холодная вытяжка полиэтилена может осуществляться при очень низких скоростях растяжения в области комнатных температур. [c.269]

Резкий скачок температуры приводит к локальному возрастанию податливости, однако затем из-за практического отсутствия переноса тепла вдоль образца дальнейшая деформация начинает осуществляться за счет растяжения уже существующей шейки без образования новой. При этом податливость образца мала и поэтому напряжения монотонно возрастают до тех пор, пока не будет достигнуто критическое значение — предел текучести , при котором происходит срыв — скатаообразное возрастание скорости образования шейки (т. е. перехода неориентированного полимера в ориентированное состояние) в десятки раз с очень резким, отвечающим такой повышенной скорости, скачком температуры на десятки градусов и столь же резким падением нагрузки из-за размягчения материала. Это явление может многократно повторяться, приводя к автоколебательному механизму распространения шейки. Теоретически возможность такого неизотермического автоколебательного механизма образования шейки и границы соотношений параметров процесса растяжения, отвечающие этому механизму, рассмотрены в работе Г. И. Баренблатта (см., Механика твердого тела , 1970, № 5, с. 121). Этот случай периодического адиабатического режима образования шейки тесно примыкает к представлениям о роли тепловых эффектов, рассмотренных в данном разделе, но, к сожалению, он не затрагивается автором монографии. — Прим. ред. [c.272]

При выяснении влияния скорости деформации на механизм разрушения могут возникнуть определенные трудности. Так, при малой скорости деформации в определенном температурном интервале возникает шейка. Возможно, что при высоких скоростях тепло не может отводиться достаточно быстро. Поэтому в процессе деформации упрочнения не происходит, и образец разрушается шо пластическому механизму. Другими словами, здесь происходит переход от изотермического к адиабатическому режиму растяжения. Этот эффект обусловливает значительное снижение энергии, затрачиваемой на разрушение образца, и может иметь место при определении ударной прочности, приводя к устранению возможности хрупкого разрыва. Исходя из этого, было высказано предположение, что существуют две критические скорости, при которых энергия разрушения резко падает с ростол скорости деформации. Первая из них отвечает переходу от изотермического процесса деформации к адиабатическому (изотермический — адиабатический переход) и вторая, более высокая, — переходу от хрупкого механизма разрыва к пластическому (переход хрупкость — пластичность). Можно думать, что температура окружающей среды оказывает незначительное влияние на условия, при которых наблюдается изотермический — адиабатический переход, и большое влияние на переход хрупкость — пластичность. [c.310]

Рис. 7 иллюстрирует использование концепции растяжения пламени применительно к этому типу экспериментов. Вблизи плохообтекаемого тела имеется линия тока, на которой скорость газа равна скорости распространения пламени 8и, так что волна горения может здесь удерживаться. Далее волна распространяется в поле увеличиваюш,ихся скоростей по направлению к главному потоку. Расстояние от точки, где скорость потока равна 8гц ДО точки, где скорость равна скорости главного потока 17. обозначено у. При растяжении, необходимом для преодоления этого градиента скорости, фронт пламени черпает тепло из турбулентного следа, в котором поддерживается адиабатическая техлше-ратура пламени. След, таким образом, функционирует как пилотное пламя. Пока элемент волны близок к следу, его тепловой баланс поддерживается, и разрыва не происходит. Когда элемент продвигается до точки, где он больше не может черпать энергию от рециркулирующих продуктов горения предыдущего элемента волны, он оказывается предоставленным самому себе . Если растяжение превзойдет критическое, произойдет разрыв. Вблизи условий срыва для поддержания зарождающегося пламени необходима полная длина пилотного пламени. Поэтому время т равно обоим отношениям у/Зи и Ь/ 11. Расстояние у может быть опре делено но критическому значению числа Карловитца, которое, [c.596]

Начнем, прежде всего, с простого эксперимента. Попробуйте быстро растянуть полоску резины и приложить ее к губам. Вы почувствуете, что выделяется тепло. Это означает, что при адиабатическом растяжении температура тела повышается. И наоборот, при адиабатическом сокращении происходит понижение температуры. Описанное явление носит название эффекта Гафа — [c.11]

Во всех приведенных выше уравнениях символы за скобками, ограничивающими частные производные величин, обозначают переменные, которые в этом случае считаются постоянными. Очевидно, как следует из уравнения (1.6), для того, чтобы в условиях адиабатического (й8 — 0) растяжения (61 > 0) температура повышалась ( Г > 0), необходимо выполнить условие (5ЛГ/5Г)р,, > О- В качестве примера на рис. 1.2 приведена зависимость [3] напряжения от температуры для вулканизованного г ис-1,4-полибутадиена . Видно, что во всех случаях (за исключением случая, когда значение кратности вытяжки по сравнению с нерастянутым состоянием при 40 °С составляло 1,065), значение (дК1дТ)р 1, которое в экспериментах соответствует величине да дТ)р, Как и предполагалось, является положительным. Явление изменения знака величины да дТ)р, на отрицательный в области малых значений кратности вытяжки, которое носит название эффекта термоупругой инверсии, здесь рассматриваться не будет. [c.13]

Так, например, бутилкаучук можно определить на основе его нерастворимости в концентрированной азотной кис- лоте. В работе Крауса и Светлика [467] исследуется зависимость электропроводности резин, в частности из бутилкаучука, от содержания сажи различных сортов. Изучению электрических свойств посвящены и другие работы [517, 581]. Механические свойства резин из бутилкаучука, при динамических деформациях освещены в ряде работ [582—588], из которых видно, что эти свойства зависят от частоты деформации и температуры. Вотинов и Кувшинский [585] изучали термоупругие свойства резин из бутилкаучука при адиабатическом растяжении. Они установили, что для ненаполненных резин зависимость повышения температуры от работы деформации растяжения до 620% имеет прямолинейный характер, при больших деформациях наблюдается резкий подъем температуры, что связано с кристаллизацией каучука при растяжении. [c.647]

Многие авторы занимались изучением динамических механических свойств полиизопренов 97. 620, 621, 63 5, 769, 032-1036. Методом адиабатического растяжения изучена криста ллизуемость при растяжении ненаполненных резин из литий-изопренового каучука Исследована адгезия пленок из полиизопрена к силикатному стеклу Опубликованы результаты измерения температуры переходов 1-го и 2-го рода и рассмотрена связь температуры перехода 2-го рода со структурой полимера >038. [c.815]

При значительном растяжении натурального каучука (более 15—20. о) в адиабатических условиях наблюдается выделение тепла, пропорциональное величине растяжения. При сокращении растянутого образца, наоборот, наблюдается поглощение тепла. Тепловой эффект не эквивалентен работе, затраченной на растяжение. Величина теплового эффекта значительно превосходит работу растяжения, выраженную в тепловых единицах. Причиной теплового эффекта растяжения является процесс кристаллизации, точнее—скрытая теплота кристаллизации каучука. По мере растяжения увеличивается степень кристаллизации, возрастает и тепловой эффект растяжения. Поэтому тепловой эффект наблюдается только при растялсении кристаллизующихся каучуков—натурального, полихлоропренового и некоторых других. [c.100]

Из рисунка хорошо видно, что Ош для обоих полимеров при деформации их на воздухе возрастает в области малых скоростей растяжения, а затем уменьшается. Это уменьшение обусловлено локальным разогревом материала при изменении условий деформации от изотермических при малых скоростях растяжения к адиабатическим — при высоких. Бодае детально это рассмотрено в [214]. Из данных рис. 5.13 также следует, что величина Ощ, так же, как и величина снижается в присуш- [c.126]

Кроме того, процессы растяжения каучука и возвращения к исходным размерам после снятия напряжения сопровождаются специфическими тепловыми эффектами, которые отсутствуют в любых низкомолекулярных твердых телах. Так, при адиабатических условиях растяжения каучука происходит его нагревание, а в процессе восстановления первоначальных размеров — охлаждение. Точно такие же тепловые эффекты наблюдаются при сжатии (деформации) газов и при их расширении, после снятия сжимающих усили11. Совершенно обратная картина происходит при деформации твердых упругих тел — кристаллов, которые охлаждаются при деформации и нагреваются при устранении дефор- мирующего напряжения. [c.145]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология