Деформация, зависимость от времени при постоянной нагрузке

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]

Один из наиболее простых методов изучения температурной зависимости механических свойств полимеров — это метод термомеханических кривых. Сущность этого метода состоит в том, что определяется температурная зависимость деформации, развивающейся в испытуемом образце под постоянной нагрузкой, прикладываемой к образцу на одно и то же время (например, 10 с). Измерения производят на образце, нагреваемом с постоянной скоростью 1—3 К/мин примерно со 123 К и до температуры 573— 673 К. Результаты таких измерений представляют в виде графика деформация — температура, известного под названием термомеханической кривой [7 8, с. 74]. [c.22]

Рис. 84. Зависимость деформация—время для стеклотекстолита на эпоксидной смоле при постоянной изгибающей нагрузке 1750 кг см- при 65°

Поскольку существование предельного напряжения ползучести не доказано, то пределом ползучести при данной температуре или при заданной продолжительности нагружения называют постоянное напряжение, которое вызывает деформацию заданной величины или определенную скорость деформации. Ускоренные методы определения предела ползучести не учитывают различия физико-хими-ческих и структурных процессов при кратковременном и длительном нагружении. Многие закономерности изменения сопротивления ползучести и обычных механических свойств в зависимости от внутренних и внешних факторов различны, а иногда даже противоположны. В процессе ползучести при повышенных температурах происходит непрерывное изменение структуры. При рекристаллизации (рост зерен) скорость ползучести значительно возрастает, т. е. сопротивление ползучести уменьшается. В отличие от кратковременной прочности, сопротивление ползучести в ряде случаев понижается в результате деформации и потому для некоторых материалов снижение пластичности приводит к повышению сопротивления ползучести. В результате ползучести снижается работоспособность не только разрывных, но и выщелкивающих мембран, хотя и в значительно меньшей степени. Последние через определенное время могут потерять устойчивость и для них кроме критической нагрузки важной характеристикой может являться также критическое время или критическая деформация. [c.161]

Склонность к коррозионному растрескиванию принято определять по нескольким показателям. Это может быть время, необходимое для появления первой трещины или полного разрущения образца. Также может быть применен показатель сравнения механических свойств образцов в напряженном и ненапряженном состояниях при их разрушении в коррозионной среде. При испытаниях с постоянной скоростью деформации может быть применен показатель максимально достигаемой нагрузки или показатели изменения пластичности материала (длительная пластичность образцов и ее изменение в зависимости от условий испытания или изменение относительного сужения разрушенных образцов). Формы и типы образцов при испытаниях на стойкость против коррозионного растрескивания достаточно разнообразны и зависят от метода испытания, формы изделия, типа внешних нагрузок, которые может испытывать оборудование в процессе эксплуатации. На рис. 1.4.40 приведено одно из приспособлений для испытаний образцов при постоянной нагрузке. В настоящее время достаточно широко распространены так называемые С-образные образцы, некоторые виды которых представлены на рис. 1.4.41. При испытаниях могут применяться гладкие или ступенчатые образцы, а также образцы с предварительно нанесенной усталостной трещиной. [c.119]

ПОЛЗУЧЕСТЬ — свойство материала медленно и непрерывно пластически деформироваться под действием постоянной нагрузки или механического напряжения. Характеризуется пределом ползучести — максимальным длительно действующим напряжением, при к-ром ее скорость в конце концов становится равной нулю. На практике ограничиваются условным (техническим) пределом ползучести, представляющим собой то длительно действующее напряжение при к-ром ее скорость или суммарная деформация за определенное время не превосходит нек-рой допускаемой величины. График зависимости де- [c.212]

Ползучесть и длительная прочность. Под ползучестью понимают увеличение деформации материала со временем под действием постоянной нагрузки или напряжения. Ползучесть проявляется как частный случай общей зависимости деформации е от напряжения (т, темп-ры Т и времени I при условии, когда а п Т постоянны (см. также Ползучесть). Для оценки ползучести используют 1) деформацию, накопленную за данное время [c.443]

Направленная механическая нагрузка вызывает перемещение частей дисперсной системы. Возможны два случая а) при постоянной нагрузке относительное перемещение точек системы прекратится б) частицы перемещаются все время, пока система испытывает действие внешних сил. В первом случае выявляют характер зависимости между внешними механическими силами и относительным перемещением частиц (деформацией). Во втором случае, называемом течением, стремятся установить зависимость скорости относительного перемещения частиц от внешних сил. Равновесная величина деформации и стационарная скорость течения устанавливаются не мгновенно, а лишь через определенный промежуток времени. Изучение времени, за которое система принимает конечное состояние, представляет практический и теоретический интерес. [c.128]

В зависимости от величины постоянной нагрузки изменяются также диаграмма ползучести и скорость ползучести стеклопластиков. На рис. 176 приведены диаграммы ползучести (кривые деформация — время ) в зависимости от величины нагрузки для стеклотекстолита на эпоксидной смоле [73]. [c.331]

В последнее время считают, что предел ползучести не является достаточной характеристикой и не всегда может служить критерием для расчета на прочность аппаратов, работающих при высоких температурах. Экспериментально полученные значения пределов ползучести определяются в течение слишком малого времени и при незначительных скоростях деформации. Более надежным считают следующий подход к этому вопросу. Испытывая материалы (при температурах, постоянных для данной серии опытов), замеряют время, прошедшее от начала опыта до разрушения образца. Меняя нагрузку, а следовательно, и напряжение в сечении образца, отмечают изменение времени от начала опыта до разрыва образца, причем, попятно, что это время с увеличением нагрузки уменьшается. Далее получают экспериментальную зависимость между временем до разрушения и разрушающим напряжением, которая имеет вид [c.158]

Усталость резины. В зависимости от особенностей назначения резиновые детали подвергаются различным условиям длительного нагружения. Длительное приложение нагрузки ведет к усталости материала. Способность материала сопротивляться усталости — выносливость — может быть определена длительностью в зависимости бт величины нагружения и величины деформации. Применение длительных статических нагрузок встречается при использовании резины в качестве уплотнительных прокладок в неподвижных узлах. Находящийся в длительном статическом нагружении постоянным грузом (даже значительно меньшим мгновенно разрушающего) образец резины все же разорвется. Разрыв наступит за время, тем более короткое, чем больше нагружен образец. Эта статическая усталость проявляется как в массе исследуемого образца резины, так и в тонком слое, соединяющем, например, резину с металлической арматурой. Ближайшей причиной разрушения при статической усталости, как уже указывалось, является наличие в материале беспорядочно размещенных относительно слабых мест и надрывов, вызывающих концентрацию напряжений или связанных с значительными Местными отклонениями в свойствах материала. [c.266]

Метод заключается в следующем. Образец полимера помещают в термостат и нагревают с постоянной скоростью. Периодически, на определенное время образец подвергают действию строго определенной нагрузки и каждый раз замеряют величину его деформации. На основе этих данных строят термомеханические кривые, выражающие зависимость относительной деформации в полимера от температуры f. [c.68]

На рис. VII. 6,б,й представлена зависимость деформации у модели Кельвина — Фойгта от времени с постоянной нагрузкой р = Pq и изменение деформации после снятия нагрузки. Снятие нагрузки приводит к возвращению тела в первоначальное состояние. В отличие от упругости, характеризуемой. мгновенными деформациями (равновесное состояние достигается со скоростью, близкой к скорости звука в данном теле), эластичность, или упругое [юследействис, проявляется во времени. Чем больше время релаксации деформации, тем больше эластичность тела. В качестве характеристики эластичности часто используют модул11 медленной эластической деформации Ei = Pjy. Как правило, гуковские деформации твердых тел не превышают 0,1%, эластические деформации могут достигать нескольких сот процентов. Такими свойствами обладают, например, полимеры. Эластические деформации имеют энтропийный характер. Растяжение полимеров приводит к статистически менее вероятному распределению конформаций макромолекул, т. е. к уменьшению эитропии. После снятия нагрузки образец полимера самопроизвольно сокращается, возвращаясь к наиболее вероятному распределению конформаций, т. е. энтропия возрастает. [c.363]

Очевидно, что время релаксации характеризует скорость перехода системы в равновесное состояние. Зависимость деформации полимеров от времени при приложении к нему постоянной нагрузки (см. рис. V.9) можно описать уравнением е = еравн (1 — а процесс релаксации напряжения (см. рис. V. 13) —уравнением [c.148]

Ползучесть или крип состоит в постепенном увеличении де- формацпн резины под действием постоянной нагрузки (Р- сопз1, Зц сопз ). Если образец, имеющий первоначальную длину /ц, растягивается нод действием силы Р , то его длина, равная в начальный момент растяжения / , через промежуток времени, рав-лый п. ин, увеличивается до / , причем сначала наблюдается наибольшее приращение длины образца, а затем в последующие моменты приращение образца происходит значительно медленнее. -Наконец, через некоторое время приданной температуре наступает равновесное состояние, при котором длина образца не изменяется или изменяется очень медленно. На графиках рис. 23 показана зависимость длины образца / и относительного удлинения 3 от продолжительности деформации т. Естественно, что в обоих случаях получаются аналогичные кривые, так как Д/ пропорциональна . [c.98]

С уменьшением напряжения время до разрушения увеличивалось. В определенном диапазоне наблюдалась прямолинейная зависимость между логарифмом времени до разрушения и приложенным напряжением. Некоторые специалисты утверждают, что существует критическое напряжение, ниже которого растрескивание не происходит. В работе Фармери с медноалюминиевым сплавом растрескивание наблюдалось при очень малых напряжениях (например, при напряжении, равном четверти предела текучести). Это противоречие, вероятно, объясняется тем, что в работе Фармери испытания проводились при постоянной нагрузке, а в тех случаях, где наблюдалось критическое напряжение, применялся метод постоянства деформации например, в этих случаях образцы изгибались в петлю, так что растрескивание стороны, находящейся в растянутом состоянии, снимает напряжение. В таких условиях разрушение образца может вовсе не произойти, если только деформация ниже какого-то критического значения. Этот вопрос рассматривается в работе Фразера и др. [24]. [c.615]

В процессе эксплуатации трубчатые змеевики длительное время испытывают действие высоких температур при нагрузках как постоянных, так и изменяющихся во времени. Очевидно к последним следует отнести напряжения и деформации в змеевиках, обусловленные развитием таких критических явлений, как коксообразование на внутренней поверхности, наружное обгорание печных труб и др. В практических случаях повреж-денность таких конструкций оценивается по пределу длительной прочности материала, так как последняя является основной характеристикой раз-рушенм, иллюстрирующей зависимость времени до разрушения от напряжения и температуры [17]. [c.216]

Интегральный метод исследований дает возможность определить величину суммарной деформации в зависимости от прикладываемого касательного напряжения на основании кривых е = / (т). Для определения упруго-пластично-вязких свойств дисперсных систем и растворов высокополимеров в области практически неразрушенных структур предложено экспериментальное исследование семейства кривых деформация чистого сдвига е — время т, дающих нарастание сдвига во времени под действием постоянного напряжения сдвига Р = = onst (последействие нагрузки). [c.193]

Интегральный метод исследований дает возможность определить величину суммарной деформации в зависимости от прикладываемого касательного напряжения на основании кривых е (т). Для определения упруго-пластично-вязких дисперсных систем и растворов высокополимеров в области практически неразрушенных структур предложено экспериментальное исследование семейства кривых деформаций чистого сдвига е — время т, дающих нарастание сдвига во времени под действием постоянного напряжения Р = onst (последействие нагрузки). При исследовании практически неразрушенных структур кривые е (т) в зависимости от величины прикладываемого напряжения относятся к одному из следующих типов [c.19]

В уравнении (32) первый член описывает деформацию переходной или неустановившейся ползучести, второй — установившейся. Приведенные в литературе [53] кривые ползучести образцов графита марки ATI, испытанные при разных температурах в интервале 2000—3000 °С при изгибающей нагрузке около 24 МПа, также удовлетворительно описываются уравнением (32). 6 то же время анализ данных H.H. Дергунова и др. [8, с. 63—70] при высокотемпературной ползучести образцов двух прочных плотных марок графита ВПП и МПГ привел к зависимости, описывающей- ползучесть Андраде е = t + vt (33), где , р- постоянные. [c.83]

Op, измеренного стандартным способом. Решающим в этом случае оказывается время, в течение которого полимерный образец находится под нагрузкой. Если это время достаточно велико, то разрушение в ряде случаев может произойти при напряжениях, много меньших Ор. Время от момента нагружения образца до его разрушения называется долговечностью материала. Долговечность т является важной характеристикой прочностп. Обычно при экспериментальном изучении долговечности напряжение поддерживается постоянным (а = onst). Если это условие не выполняется, то временная зависимость прочности при статической нагрузке характеризует статическую усталость. Временная зависимость прочности при динамической (чаще всего периодической) нагрузке характеризует динамическую усталость. Поведение материала в момент разрушения описывают величиной максимальной относительной деформации 8р, имеющей место при разрыве. Величина относительной деформации ер зависит от вида деформации, скорости деформации и температуры и в значительной степени от структуры и физических свойств материала. При хрупком разрушении ер составляет сотые доли процента. При разрушении полимера, находящегося в высокоэластическом состоянии, ер может достигать нескольких сотен процентов. [c.285]

Итак, теорема касается только уровня напряжений, а не величины деформаций, создаваемой перед тем, как возникает упругоциклическое действие. Нагрузка упругоциклического действия, найденная расчетом, часто бывает меньше, чем удвоенная первая нагрузка текучести. Коэффициент два — это действительная величина, если отношение главных напряжений остается постоянным во время деформации эту зависимость от главных напряжений можно проиллюстрировать, используя эллипс Мизеса для двухосного напряженного состояния (рис. 1.9). [c.31]

Если известно напряжение в опорной точке, можно найти общую деформацию детали, применяя установленные в испытаниях на ползучесть при постоянной одноосной нагрузке зависимости, связывающие деформацию, напряжение и время для материала при предполагаемой в эксплуатации температуре. Для случаев, когда в опорной точке существуют многоосные напряжения, рекомендуется применять формулу (3.10) Зодерберга. Приближенный расчет установившейся скорости деформации в детали выполняется аналогичным способом путем определения скорости ползучести материала на второй стадии под действием совокупности напряжений в опорной точке. [c.103]

Это иллюстрируется приведенными на рис. 33, а и 33, б результатами изучения прочностных свойств наполненного полимера, испытанного при номинально постоянной скорости деформации . (В качестве условия разрушения здесь рассматривается максимум зависимости нагрузка — время, а не истинный разрыв, как в случае ненаполненных эластомеров.) Влияние температуры качественно оказывается здесь таким же, как в случае ненаполненных резин. Переходная зона на графиках обеих зависимостей, Отах. тах И Е (/), I, становится болбв выраженной при уменьшении скорости деформации наиболее сильно эти изменения проявляются на кривой 8ц,ах. Вследствие таких изменений формы кривых возможно лишь качественное сравнение данных по температурной зависимости свойств двух материалов, испытанных при разных скоростях растяжения, даже если их температуры стеклования близки или скорости деформации выбраны в соответствии со значениями их Tg. [c.337]

При выборе параметров испытания (величины нагрузки, длительности действия нагрузки и длительности отдыха) следует учитывать реальные условия эксплуатации материала. Целесообразно (за исключением особых случаев) выбирать такую длительность нагружения и отдыха, чтобы деформация под нагрузкой и при отдыхе достигала практически постоянного значения. В зависимости от типа прибора и методики испытания ускоренно-эластическую деформацию обычно замеряют через 3—60 сек, замедленно-эластическую деформацию —через 5 мин и более после удаления нагруз--ки. Измеренная при этих условиях ускоренно-эластическая деформация слагается из упругой деформации и быстро исчезающей эластической деформация, остающаяся после измерения замедленноэластической деформации, так называемая остаточная деформация, состоит из истинно необратимой (пластической) деформации и той части эластической деформации, которая исчезает за более длительное время, чем время испытания. [c.131]