Работа при деформации высокоэластического материала

РАБОТА ПРИ ДЕФОРМАЦИИ ВЫСОКОЭЛАСТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА [c.66]

Исследование условий, при которых работа деформации до разрушения приобретает минимальное значение, имеет большую практическую важность, так как помогает выбрать наиболее рациональные способы измельчения полимеров и проводить механические превращения с наименьшими затратами энергии. Эти условия соответствуют, по-видимому, условиям существенного уменьшения степени дополнительной деформации в месте роста надрыва (а следовательно, дополнительной ориентации и упрочнения) [299, с. 91]. Действительно, из полученных данных следует, что при исследованных скоростях деформации переход от высокоэластического разрыва к хрупкому для вулканизатов бутадиен-нитрильного каучука сопровождается уменьшением долговечности и относительного удлинения при температурах около—253 К. Видно также, что разрушающее напряжение и работа деформации не являются однозначными характеристиками материала. Максимальные значения Ор или А соответствуют определенным условиям деформации материала (температуре и скорости деформации). [c.152]

Вопрос этот чрезвычайно важен и с практической точки зрения. Если изделие оформлено не только за счет истинной остаточной деформации, но в значительной степени и за счет развития высокоэластической деформации, то через некоторое время (особенно, если оно будет работать при повышенной температуре) изделие потеряет свою форму и придет в полную негодность. Понятно, что качественное изделие можно получить только при реализации истинного течения материала. Наиболее надежным способом определения наличия истинного течения является определение структуры полимера до и после формования, например, при помощи двойного лучепреломления. [c.257]

В случае термопластичных пенопластов повышение температуры выше температуры стеклования (/ приведет к деформации ячеек вследствие сжатия их оболочек (релаксация). Для эластомеров такая деформация возможна при температурах, соответствующих интервалу высокоэластического состояния, и при недостаточном газовом давлении Рпл. происходит усадка материала, тем менее равномерная, чем больше полидисперсность пенопласта. Для получения пенопластов, не деформирующихся в широком диапазоне температур, следует применять полимеры с достаточно жесткими цепями или обладающие трехмерной структурой, т. е. материалы с более высокой температурой стеклования. Не следует также пластифицировать полимеры, применяемые для изготовления пенопластов, предназначенных для работы при высокой температуре. [c.93]

Память упругого последействия полимеров в инженерной практике может быть либо вредна (работа соединения тина изображенного на рис. 9 и 10 при температуре выше полимера), либо полезна. Из положительных сторон такой памяти можно указать на высокую стойкость полимерных материалов при знакопеременных нагрузках (вибростойкость, усталостная прочность) и при циклических нагрузках (работа зуба шестерни). В первом случае полимер работает по деформационному циклу деформация — восстановление с выделением тепла демпфирования. Во втором случае деформирование полимерного материала в момент приложения нагрузки на зуб идет только на величину зазора и упругой деформации сопряженного зуба. Во всем диапазоне напряжений, не превосходящем предела прочности материала, деформации могут быть только упругими и высокоэластическими. [c.131]

Сложнее обстоит дело в случае высокомолекулярных жидкостей. С ростом молекулярного веса, как известно, сильно увеличивается вязкость в гомологическом ряду веществ, одновременно, после достижения определенной длины молекулы, начинает быстро возрастать способность материала к высокоэластическим деформациям. Таким образом, чем выше молекулярный вес вещества, тем более ярко выражены в нем свойства высокомолекулярного соединения. Очевидно, что, работая с реальными полимерными материалами, обладающими значительным молекулярным весом, мы не сможем пренебречь высокоэластической составляющей общей деформации. Деформируя образец, исследователь получает суммарную величину высокоэластической и вязкотекучей деформации. [c.172]

Процессы зарождения и развития крейзов, их структура и влияние на прочность полимеров исследованы во многих работах [4.44-—4.47, 7.39—7.44]. Камбур [7.43] показал, что трещина начинает расти в том месте полимера, где происходит в малом объеме формирование материала, деформация которого происходит микронеоднородно и приводит к образова-нию большого числа малых сфероидальных пустот. Исследовалась также поверхность разрушения ПММА. Свежеобразоваи-ные поверхности многих полимерных стекол окрашены. Измерялся коэффициент преломления света поверхностным слоем полимера на поверхности разрушения и было установлено, что поверхностный слой имеет ту же структуру, что и материал внутри крейза (на поверхностях остаются образованные тяжи). Толщина поверхностного слоя в местах, где скорость роста трещины серебра близка к нулю (перед остановкой роста трещины), для ПММА оказалась равной 0,68 мкм. При медленном росте трещины очень велика затрата упругой энергии на пластическую (вынужденную высокоэластическую) деформацию. Поскольку механизм образования трещин серебра неизвестен [7.43], можно только предполагать, что работа пластической деформации, затрачиваемая на их образование, равна работе вынужденной высокоэластической деформации такого же объема материала. Материал в трещине серебра подвергается растяжению на 60%, что должно приводить к затратам на пластическую деформацию поверхностного слоя ПММА, равным (1,77—2,67)-10 2 Дж/см , в то время, как свободная поверхностная энергия равна всего около 4-10- Дж/см2. [c.212]

Усталостный износ пластмасс изучен очень слабо. В стеклообразном состоянии пластмассы характеризуются в основном абразивным механизмом износа как при скольжении по абразивному полотну, так и по твердым шероховатым поверхностям [56]. Кристаллические полимеры, обладающие высокоэластической компонентой, изнашиваются подобно резинам. Влияние температуры на износостойкость пластмасс можно рассмотреть с точки зрения изменения константы а в выражении (6.25). В работах Ратнера, Лурье и Фарберовой [16, 56—59] показано, что в случае усталостного износа а >1. Так как а характеризуется числом циклов деформации, разрушающих материал, и с увеличением температуры возрастает, то при переходе от хрупкого к нехрупкому состоянию полимера повышение температуры трения приводит к увеличению доли усталостного механизма износа и возрастанию общей износостойкости пластмасс. Было также отмечено, что с повышением температуры износ по абразивной шкурке приобретает характер усталостного износа. Исходя из молекулярного механизма явления, усталостный износ связан с долговечностью материала. Ратнер предположил, что механизм истирания имеет термоактивационную природу разрушения и характеризуется отношением [c.173]

Методом инфракрасной спектроскопии [61] доказано, что в зонах перенапряжений возникает микродеформация, являющаяся по своей природе вынужденной высокоэластической деформацией. Диссипация энергии вследстиве микродеформации наблюдалась в ряде работ. Рост трещины сопровождается при больших скоростях значительным локальным разогревом материала в отдельных случаях на сотни кельвин. [c.317]

На профиль скоростей после прохождения материалом минимального сечения зазора оказывают влияние высокоэластическая и упругая деформации каучука. В результате проявления этих свойств толш,ина слоя каучука после выхода из зазора оказывается больше рассчитанной на основе гидродинамической теории, поскольку данная теория учитывает только пластические свойства каучука. В реальных условиях движение материала в зазоре происходит более сложно, так как вальцы работают с фрикцией. Усадка материала под влиянием упругой и высокоэластической деформаций каучука обусловливает отставание смеси от валков, а повышенная клейкость смеси при ее низкой упругости приводит к переходу материала на задний, быстровращающийся валок. Условия вальцевания во многом определяются величиной зазора между валками. Схемы, представленные на рис. 2.8, показывают, что с уменьшением межвалкового зазора резиновая смесь от отставания ( шубления ) (/) последовательно проходит этапы посадки на передний валок (//), прилипания к обоим валкам III) и перехода на задний валок IV). Удержание смеси на переднем, рабочем валке можно регулировать и изменением температуры валков. Для этого температура переднего валка при обработке смесей на основе изопреновых каучуков должна быть на 5—10 °С ниже, чем заднего, а в случае синтетических бутадиеновых, бутадиен-стирольных, хлоропреновых и других каучуков — наоборот. [c.25]

Вторая модель основана на рассмотрении свойств эластичной жидкости как аналога каучукоподобного материала, поведение которого описывается теорией высокоэластичности. При таком подходе, который также является основанием третьей модели, предлагавшейся в литературе, используются результаты теории высокоэластичности резин, изложенной, например, в монографии [16]. Соответствующие расчеты были выполнены в работе Бэгли и Даффи [13]. Предполагается, что упругая энергия запасается вследствие деформации растяжения, испытываемой полимером при течении, и возвращается при высокоэластическом восстановлении размеров — сжатии, как это показано на рис. 1. Запасенная упругая энергия выражается через первый и второй инварианты тензора деформаций с помощью соотношения [c.181]

Аналогичная картина наб.людается и в случае пластификации целлюлозы мочевиной, у которой взаимодействие ее с целлюлозой еще слабее и в результате этого понижение температуры стеклования целлюлозы, пластифицированной мочевиной, еще менее значительно, чем для роданистого гуанидина. Изложенное иллюстрируется рисунком 2, на котором показано измеиение целлюлозы, пластифицированной в различных количествах роданистым гаупидином и мочевиной, сравнительно с изменением Тс целлюлозы, пластифицированной различными количествами триэтилфениламмонийоксида, изученного нами ранее [6]. Так же как и в работе [6], па рис. 2 даны кривые изменения пластифицированной целлюлозы от количества пластификатора но началу изгиба на термо-мехапических кривых (кривые 1,3,5) и по точке перегиба на этих кривых Тсг (кривые 2, 4, 6). Как это было обсуждено в работе [6], первая серия кривых характеризует начало возникновения у пластифицированных целлюлоз минимальной подвижности цепей, определяющей первые признаки высокоэластической деформации. Вторая серия дает значения температур стеклования пластифицированных целлюлоз, при которых возникает нри данной скорости воздействия деформирующих усилий каучуконодобпая эластичность материала. [c.321]

Для эластомера такая картина наблюдается при малой частоте действия силы, т. е. большом периоде ее действия. Для твердого стеклообразного полимера напряжение и деформация также совпадают по фазе, но причина здесь другая. Поведение такого полимера подчиняется закону Гука, т. е. упругие деформации очень малы и развиваются практически мгновенно. Поэтому твердые полимеры не деформируются на заметные величины, так как модуль их велик по сравнению с модулем полимера в высокоэластическо.м состоянии. В обоих случаях гистерезисные потери малы, но эластомер деформируется под действием приложенного циклического напряжения и, следовательно, может работать в таких условиях эксплуатации, когда требуется амортизировать развивающиеся деформации (например, качение автомобильной шины). В жестком пластике напряжения могут быстро достичь критических значений и материал разрушится без видимой деформации. Если период действия силы близок по величине к времени релаксации системы, то совпадение по фазам напряжения и деформации отсутствует. Высокоэластическая деформация будет возникать в этих условиях после того, как напряжение достигнет какого-либо значения, так как в начале действия силы в образце проявится только упр тая гуков-ская деформация, а высокоэластическая составляющая разовьется позднее. [c.103]

Эластики представляют собою эластичные и мягкие материалы, с малым модулем упругости (ниже 10 кг1см ) и высокой растяжимостью (от 2,5 до 2000%). Температура стеклования эластиков лежит в пределах обычных и низких температур. Они в большей или меньшей степени обладают свойствами высокоэластической деформации при обычных температурах. Эластики работают при температурах, лежащих всегда выше точки стеклования, которая является предельной температурой морозостойкости. Чем ниже температура стеклования эластика, тем до более низких температур он может работать . Верхняя рабочая температура зависит от температуры пластического течения материала и для многих пластиков недостаточно точно установлена. [c.149]

Вопросы, как и при каких условиях должна работать машина, связаны между собой и не имеют однозначного ответа. Современные представления о природе полимеров и разрушении полимерных тел позволяют предположить, что в зависимости от физического состояния полимера и скорости деформации существуют по крайней мере два механизма механокрекинга. Первый 11меет преобладающее значение для полимеров, находящихся в стеклообразном состоянии, и определяется упругими деформациями и хрупким разрушением материала независимо от причин, нх вызывающих. Второй — химическое течение — реализуется в полимерах, находящихся в высокоэластическом и вязкотекучем состояниях. Этот механизм может сопутствовать вязкому течению и определяется временными характеристиками материала и механических воздействий. Оба эти механизма независимы и могут -закладываться друг на друга, поскольку любая деформация полимерного тела содержит упругую и пластическую составляющие. [c.263]

В каландрах, как и в вальцах, валки врап1,аются навстречу друг другу (с различными или одинаковыми скоростями), что обеспечивает непрерывное передвижение материала заготовки (листа, полотна, пленки) к последней паре валков. Схема течения материала в зазоре валков каландра представлена на рис. У.З. Для нормальной работы каландра необходимо правильно установить зависимости между величинами начального зазора (на входе в каландр), промежуточных зазоров (между промежуточными парами валков, количество и расположение которых определяется конструкцией каландра) и калибрующего зазора (на выходе из каландра). В промежуточных и калибрующем зазорах должен создаваться лдополнительный запас материала. Из рис. V.3 видно, что запас (величина Н) обеспечивает непрерывное заполнение зазора (минимальное значение которого йо)- По выходе из зазора полимерная заготовка или окончательно изготовленное изделие увеличивает свою толщину (в основном благодаря эффекту высокоэластической деформации). Рациональное соотношение между величинами fei/Ao и h jh позволяет правильно решать задачи выпуска высококачественной продукции, так как от этого зависят энергетические и тепловые параметры процесса, а также обеспечение требуемого (заданного) калибра (толщины) изделия [/i2 = (1,22 - 1,30) /го]. [c.176]

С понижением температуры вначале, в пределах области высокоэластического состояния, затрудняется нарушение межмолекулярных связей под действием тепловых флуктуаций. Поэтому для осуществления деформации (и, соответственно, для разрушения образца) требуется все большая затрата работы. При дальнейшем охлаждении, когда уменьшается гибкость цепных молекул, число межмолекулярных связей, которые должны быть разорваны для осуществления деформации и разрыва, вследствие уменьшения степени ориентации цепей также становится меньше. Деформация и разрыв материала в стеклообразном состоянии сопряжены с разрывом меньшего числа межмолекулярных связей, чем в высокоэластическом состоянии. Л еньше также дополнительная ориентация стеклообразного материала в области распространения разрыва. Поэтому при переходе от [c.109]

Исследования [2], подтвержденные опытными данными [4], свидетельствуют, что процесс ползучести полимербетона при фиксированных напряжениях, превышающих длительную прочность характеризуется выпукло-вогнутыми кривыми, точки перегиба которых располагаются примерно на одном уровне, соответствующем величине напряжения (точки А, Б, рис. 1,6). Следовательно, в координатной системе а — е эти точки перегиба должны соответствовать вертикальной линии Kod (рис. 1,а). Очевидно, что в состояниях, соответствующих участку кривой Kd, примыкающему к точке d, практически из работы выключаются податливые связи, и внешняя нагрузка полностью воспринимается лишь упругими частицами [2]. Состояние, соответствующее точке К (рис. 1,а), характерно тем, что все структурные фазы (упругая, вязковысокоэластическая) полимербетона оказывают сопротивление возрастающей нагрузке. Одновременно в этом предельном состоянии образуются микродефекты, разрушаются жесткие связи упругой фазы с опережающим развитием пластических деформаций (в интервале от точки К до линии Kod). Вследствие выключения из работы упругих частиц внутренние усилия перераспределяются между структурными составляющими. Это сопровождается интенсивным развитием вязко-высокоэластических деформаций, которые вызывают по существу текучесть материала. Полимербетонныи образец при этом способен оказывать некоторое сопротивление возрастаю- [c.57]