Понятие о вязкоупругости

Подавляющее большинство операций формования и элементарных стадий процессов переработки полимеров включает либо изотермическое, либо (чаще) неизотермическое течение расплавов полимеров в каналах сложной геометрии. Поэтому перед тем как рассматривать реальный технологический процесс, целесообразно отдельно изучить реологическое поведение полимерных расплавов в простых условиях течения и в отсутствие градиентов температуры. В этой главе поставлена задача пояснить физический смысл таких понятий, как неньютоновское поведение , вязкоупругость , начальный коэффициент нормальных напряжений и функция вязкости . Здесь же будут рассмотрены определяющие уравнения, количественно [c.133]

Анализируя с позиций термодинамики равновесные процессы деформации эластомеров, следует иметь в виду, что понятие равновесный относительное, если его характеризовать с точки зрения времени, необходимого для достижения равновесия. Так, в системе с подвижными молекулами (или сегментами) равновесие устанавливается достаточно быстро, а в системе с малоподвижными элементами структуры может вообще не быть достигнуто. Это становится особенно ясным при учете представлений о вязкоупругости чем выще вязкое сопротивление перемещению сегментов, тем медленнее развивается эластическая деформация. [c.117]

Формирование поверхностных слоев с позиций явлений гелеобразования рассматривалось в работах [59, 60]. Авторы вводят понятие о критической площади гелеобразования — той наибольшей площади, при которой белковая пленка обнаруживает вязкоупругие свойства. [c.161]

При установлении связи между вязкоупругими свойствами и физико-химической структурой материала используется также понятие интенсивность релаксации , характеризующее изменение [c.103]

Понятие о типах трещин и их роли в процессах разрушения является фундаментальным в механике разрушения. Однако классическая механика разрушения не объясняет временную зависимость прочности твердого тела в хрупком состоянии вследствие ограниченности механического подхода, не принимающего во внимание атомное строение полимера и термофлуктуационный механизм разрыва химических и других связей, т. е. физику разрушения. Только в случае проявления вязкоупругости (выше Тхр) классическая нелинейная механика разрушения описывает временные эффекты прочности. [c.104]

Понятие о линейном вязкоупругом теле. Рассмотрим методы описания переходных режимов деформации, не проводя различия между сдвигом или растяжением. Поэтому деформации и напряжения будем обозначать соответственно у и ст независимо от того, относятся ли эти величины к сдвигу или растяжению. Кроме того, рассмотрим только малые деформации, когда эффекты геометрической нелинейности несущественны. [c.71]

Важнейшим понятием в теории вязкоупругих сред является представление о линейности. Назовем линейными вязкоупругими средами те, у которых функция ф t) и коэффициент Goo пе зависят от величины заданной деформации y о- В дальнейшем аналогичные определения линейности будут даны для функций, характеризуюш их другие переходные режимы. [c.72]

Обобщая сказанное выше в отношении функции релаксации, будем называть вязкоупругое тело линейным, если функция ползучести ij) t), коэффициенты т) и не зависят от заданного напряжения (То- Величина мгновенной податливости определяет деформацию щ начальный момент времени, при i = О, поэтому ij (0) = 0. Для характеристики другого крайнего случая, г -> оо, можно ввести понятие о равновесной податливости /оо, которая определяется формулой [c.72]

Рис. 1.14. Схеиа, поясняющая основные понятия, относящиеся к деформированию вязкоупругих сред в условиях гармонических колебаний.

Принцип суперпозиции Больцмана сводится к предположению о том, что все воздействия на среду независимы и аддитивны, причем ее реакция на эти воздействия линейна. Принцип Больцмана представляет основу определения понятия о линейной вязкоупругой среде. [c.79]

Таким образом, определение высокоэластических деформаций при течении вязкоупругой среды, описываемой соотношениями линейной теории вязкоупругости, так 5йе, как и любых характеристик такой среды, выполняется с помощью понятия о спектре времен релаксации системы и может быть количественно проведено либо непосредственно путем нахождения предела функции ползучести при очень длительных нагружениях, либо с помощью записанных теоретических соотношений. [c.377]

При достаточно малых напряжениях и скоростях деформации поведение полимерных систем описывается соотношениями линейной теорий вязкоупругости, и все особенности поведения материала в любых режимах деформирования могут быть определены, если известен его релаксационный спектр. Понятие о линейной вязкоупругости — это асимптотическое представление реальных свойств материала при предельно низких напряжениях. Экспериментально, в пределах Погрешности измерений, линейная область охватывает более или менее широкий диапазон условий деформирования. Граница [c.405]

Вязкоупругость — это комплексное понятие все полимерные материалы проявляют примерно одинаковое поведение, детали которого определяются хими- [c.311]

При деформации растяжения В(1, Т) является релаксационным модулем при растяжении, Е (а,Т)—динамическим комплексным модулем при растяжении, Е (ш,Т)—динамическим модулем упругости при растяжении и Е"(а>,Т)—динамическим модулем потерь при растяжении. Аналогичные понятия используются и для модуля при сдвиге О, объемного модуля К, податливости при растяжении О и сдвиге 1 и объемной податливости В. Коэффициент Пуассона вязкоупругих тел также зависит от времени или частоты. Так, для динамических измерений х является комплексным динамическим коэффициентом Пуассона, [х — совпадающей по фазе компонентой х, а ц" — не совпадающей по фазе компонентой р,. [c.150]

Хотя наиболее привычным возбуждением служит синусоидальный цикл, вполне приемлемы и другие функциональные зависимости, в частности это касается прямоугольных волн, которые обладают тем преимуществом, что время действия напряжения любой полярности (т. е. максимума или минимума напряжения) составляет ровно половину периода, помноженного на число циклов. Такой расчет для синусоидального возбуждения невозможен за исключением непрактичной области малых деформаций, соответствующей области линейной вязкоупругости, когда можно пользоваться понятием среднего квадратичного значения амплитуды. [c.146]

Б книге изложены основные понятия, относящиеся к области реологии, описаны важнейшие методы измерения реологических характеристик, рассмотрены вязкоупругие свойства полимерных систем — расплавов полимеров, несшитых каучуков и концентрированных растворов и их связь со структурой полимеров. Особое внимание в книге уделено вязкостным свойствам расплавов термопластов. [c.375]

Здесь т = ц 0 представляет собой время запаздывания при растяжении, а О (оо) = О является равновесной податливостью при растяжении, так как выражение [1—ехр (—t x) становится равным единице при / — оо. Когда I = %, О 1) = 0,630 (оо), т. е. к этому моменту деформация ползучести модели развивается почти на 2/3 от ее равновесного значения. Поскольку рассматривается линейная модель вязкоупругого тела (т. е. сочетание гипотетических Гуковских и ньютоновских элементов), смысл понятия о времени запаздывания не зависит от уровня заданного напряжения. [c.67]

Термин усталость по отношению к полимерным материалам с ярко выраженными вязкоупругими свойствами весьма многозначен и применяется в более широком смысле, чем понятие причина снижения прочности при динамическом нагружении . Например, смысл явления статического утомления в условиях ползучести или релаксации напряжения при деформациях растяжения и сдвига при комнатной температуре полностью отвечает термину усталость . В настоящем разделе рассматриваются в основном именно статические, а не динамические явления, поскольку эта область исследований еще только зарождается. [c.235]

Совершенно очевидно, что нельзя говорить об активности наполнителя вообще, а следует относить ее к какому-то определенному свойству материала. В соответствии с этим было предложено [9] ввести понятие о структурной, кинетической и термодинамической активности наполнителей. Под структурной активностью понимается способность наполнителя оказывать влияние на структуру полимера, выражающееся в том, что при введении наполнителя происходит изменение молекулярной и надмолекулярной структуры полимера (степень кристалличности, размер, форма и распределение структурных единиц для кристаллизующихся полимеров, густота пространственной сетки для сшитых полимеров). Под кинетической активностью понимают способность наполнителя влиять на подвижность тех или иных кинетических единиц полимера и тем самым на релаксационный спектр и вязкоупругие характеристики. Наконец, термодинамическая активность - это способность наполнителя влиять на состояние [c.14]

Понятие о критическом молекулярном весе, начиная с которого механические свойства полимера моделируются поведением сетки флуктуационных зацеплений, играет важную роль при рассмотрении не только зависимости т] о (М), но и вязкоупругих характеристик аморфных полимеров, поскольку высокоэластическое состояние, столь для них характерное, выделяется между переходом к стеклованию и областью вязкого течения, когда молекулярный вес линейной полимерной цепи составляет 2М . Вообще значение Мс служит естественной мерой длины эффективного сегмента, так что в качестве безразмерной характеристики длины макромолекул с молеку-.лярным весом М всегда удобно использовать отношение (М/Мс). [c.181]

Вследствие того что при течении расплавов полистиролов изменяются конформации макромолекул, их необратимое смещение сопровождается развитием обратимых (высокоэластических) деформаций. Сегментальные движения цепи, приводящие к изменению ее конформации, обусловливают также возникновение вязкоупругих эффектов. Поэтому накопление и реализация высокоэластических деформаций оказываются связанными с комплексом релаксационных свойств полимера (вязкоупругость, вообще говоря, понятие, не вполне совпадающее с высокоэластичностью течение очень разбавленных растворов полимеров также сопровождается проявлениями релаксационных свойств, но из-за отсутствия связи между макромолекулами их локальная вязкоупругость не может привести к континуальной высокоэластичности системы [41]). [c.208]

Задачей данной работы является дифференциация этих понятий в практических целях. Для этого была построена фазовая диаграмма типичных полимерных микроэмульсионных систем, которая характеризуется дисперсиями воды в масле (в/м) и масла в воде (м/в), граничащих с вязкоупругим состоянием геля. [c.33]

В вязкоупругих моделях сплошных сред, рассмотренных в данном разделе, используются теория высокоэластического состояния и принцип температурно-временной суперпозиции. При этом неявно принимается молекулярная природа вязко-упругого поведения материала, но явно не вводятся такие неконтинуальные понятия, как дискретность вещества, неравномерность структуры, упорядочение молекул, анизотропия молекулярных свойств, распределение молекулярных напряжений и накопление энергии деформации. Если отдельные акты молекулярного масштаба и неравномерность распределения напряжения или деформации незаметны или не представляют большого интереса, то вполне допустимо представление твердого тела как сплошной среды. [c.75]

На практике обычно используется способ термоформования, заключающийся в свободном выдувании пузыря из листа, в частности полиакрилового. Этот процесс как в теоретическом, так и в экспериментальном плане подробно исследован Шмидтом и Карли [24]. С целью создания метода оценки способности к термоформованию, авторы исследовали различные виды полимеров. Алфрей [25] относит раздув пузыря к процессам, для описания которых используются понятия мембрана и круговая симметрия . Большинство методов вторичного формования, в том числе и раздув рукавной пленки, относится к этой группе. Теоретические аспекты поведения вязкоупругих жидкостей при растяжении рассмотрены в разд. 6.8. [c.571]

Исходные понятия Р.— ньютоновская жидкость, вязкость к-рой не зависит от режима деформирования, и упругое тело, в к-ром напряжения пропорциональны деформациям в каждый момент вре>1сни. Эти понятия были обобщены для тел, проявляющих одновременно вязкостные и упругие, вязкостные и пластичные и т. п. св-ва с помощью реологич. моделей. Простейшие из них упруговязкое тело — вязкая жидкость, способная запасать энергию деформирования и релаксировать (модель Максвелла) вязкоупругое тело — ТВ. тело, проявляющее запаздывающую упругость (модель Кельвина), нри деформировании такого тела часть энергии необратимо рассеивается в виде тепла вязкопластичное тело, к-рое гге деформируется при напряжениях, мепьших нек-рого критич. значения, а при больших — течет как вязкая жидкость (модель Бингама). [c.507]

Таким образом, двухуровневая модель разрушения и термофлуктуационная теория привели к важному понятию о нижней 1 ранице применимости уравнения Журкова. Этот вопрос обсулс-дается также в работах Разумовской [6.31] и Тулииова [6.32]. Существование безопасного папрял<ения может быть обусловлено различными причинами. Так, в гл. 4 было показано, что безопасное напряжение появляется в результате протекания определенных процессов вязкоупругости. Следовательно, понятие безопасного напряжения различно для механизмов хрупкого и нехрупкого разрушения. Принципиально различны понятия безопасного напряжения для атермического, термофлуктуационного и вязкоупругого механизмов разрушения. Существенное влияние на Оо оказывает реальная структура (микронеоднородность) и дефектность твердого тела (микротрещины). Внешние факторы, например, поверхностно-активные среды, такн<е влияют на Оо- Отличительной особенностью безопасного напряжения (6.36), определенного из термофлуктуационной теории, является его практическая независимость от температуры при сохранении состояния полимера, когда 3 не меняется (Кт - молекулярная константа для данного тина химической связи, а свободная поверхностная энергия слабо зависит от температуры). [c.170]

Важнейпшм обстоятельством, которое следует учитывать при сопоставлении теорий с экспериментом, является то, что все теоретические результаты получены в предположении однородности молекулярных весов в исследуемом образце полимера. Учет молекулярномассового распределения в полимерных образцах вносит трудно учитываемые осложнения. Поэтому достаточно надежные результаты проверки теории могут быть получены только при исследовании вязкоупругих свойств растворов монодисперсных полимеров. Конечно, понятие о монодисперсном полимере является в практических условиях не вполне строгим, ибо всегда в полимере присутствуют фракции различных молекулярных масс. В экспериментальной практике монодисперсными полимерами обычно называют высокомолекулярные соединения, характеризуемые отношением среднемассовой молекулярной массы к среднечисловой массе, близким к 1,05-1,1. [c.253]

Зависимости т] (со) и G (tu), получаемые при измерении динамических свойств полимерной системы, которая находится в состоянии установившегося сдвигового течения, могут быть поняты и количественно описаны, если принять, что по мере возрастания интенсивности воздействия на материал, выражаемой скоростью деформации, происходит подавление медленных релаксационных процессой, заходящее тем более глубоко по релаксационному спектру, чем выше скорость деформации. Этот вывод наглядно следует из экспериментальных данных, показанных на рис. 3.38 и 3.39, и может быть объяснен такими теориями, в которых учитывается влияние деформирования на скорость релаксационных процессов в материале. В грубой модели для получения качественного представления об особенностях проявлений вязкоупругих свойств среды при ее течении можно принять, что изменение релаксационного спектра происходит ступенчато при0 о (где0 о — величина порядка у ) и мгновенно следует за внешними колебаниями. В более точной модели следует учесть, что в действительности область изменения релаксационного спектра оказывается размытой, а колебания границы задерживаются вследствие тиксотропии полимерных систем. Каждому режиму установившегося течения можно поставить в соответствие релаксационные характеристики, отвечающие этому квазиравновесному состоянию материала. [c.316]

Понятие о динамических функциях вводится в теорию вязкоупругости на основании анализа отклика системы па гармонически изменяющееся во времени напряжение или деформацию. При этом предполагается, что существуют такие малые амплитудные значения деформации у о и напряжения т,,, когда их отношение х /у о не зависит от Тд иуо1 определяется только частотой. Графическим отражением этого представления является эллиптическая форма фигур,, получаемых при записи экспериментальных результатов в координатах т — Y после исключения времени t, которое играет роль параметра в выражениях для т (i) ш у (t). [c.318]

Молекулярные модели приводят практически к тем же количественным результатам, что и собственно феноменологические модели, с той лишь разницей, что константам, входящим в итоговые формулы, придается определенный физический смысл. Этот результат естественен, поскольку молекулярные модели оперируют теми же исходными понятиями и представлениями, что й феноменологические модели. Важнейшими из них являются во-первых, понятие о релакса-ционпбм спектре системы и влиянии интенсивности деформирования на релаксационные свойства системы и, во-вторых, способ перехода от конвективной системы координат к неподвижной. Первое Зачитывает специфику реакции полимерной- системы на внепшее воздействие как вязкоупругой релаксации второе — геометрические эффекты, обусловленные большими упругими деформациями среды. Сочетанием этих факторов определяются практически все наблюдаемые или теоретически рассматриваемые особенности реологических свойств полимерных систем в любых режимах деформирования. В зависимости от геометрии деформации (например, при растяжении или при сдвиге) взаимное влияние этих факторов может быть различ-" ным, что приводит к различиям в проявлении реологических свойств системы в зависимости от схемы деформирования. [c.416]

Понятия о мгновенно-упругих п высокоэластич. деформациях представляют собой идеализацию, поскольку деформирование реальных полимерных тел всегда сопровождается диссипативными эффектами — часть работы внешних сил необратимо рассеивается в виде тепла. Поэтому реальные полимеры являются вязкоупругими или упруговязкими (см. Кельвина. модель, Максвелла. модель, Больцмана — Волыперры уравнения). Эффекты, связанные с вязкоупругими релаксациопны-ми явлениями, наиболее резко выражены в переходных областях между стеклообразным и высоко )ла-с.тическим и высокоэластическим и вязкотекучим состояниями. [c.116]

Различают Д. с. полимеров ири больших скоростях однократного нагружения (удар) и при периодич. воздействиях с различными частотами. Паиболее просто Д. с. определяются при синусоидальном воздействии с малой ами [итудой, когда выполняется прямая пропорциональность между напряжением и деформацией, т. е. верны соотношения теории. линейной вязкоупругости (см. Кельвина модель). В этом случае для характеристики Д. с. используют понятия о комплексных модуле Юнга либо модуле сдвига G (см. Модуль) или об операторных модулях упругости (см. Больцмана — Вольтерры уравнения). При периодических механич. воздействиях часть подводимой извне )нергии вследствие релаксационных явлений необратимо рассеивается, чем обусловлены механич. потери, приводящие [c.361]

Не делая пока попыток расширить молекулярную интерпретацию вязкоупругих явлений в полимерах далее тех весьма качественных замечаний, которые сдслаиы в предыдущей главе, перейдем теперь к рассмотрению феноменологической теории линейных вязкоупругих свойств и выведем точные соотношения, с помощью которых каждая из функций, описанных в предыдущей главе (а также в других главах), может быть вычислена из любой другой функции. По этому вопросу имеется обширная литература, и интерес к не.му возникает по нескольким причинам. Прежде всего такие вычисления обычно необходимы для того, чтобы воспроизвести поведение какой-либо функции в большом интерва.те изменения времени или частоты, комбинируя результаты измерений различного тнпа. Большинство кривых, приведенных в гл. 2, получено таким путем. Во-вторых, подобные вычисления имеют практическую ценность, позволяя предсказывать поведение пластика или каучука в определенных условиях, которые могут быть недоступными для прямого эксперимента, на основании измерений, проведенных при других, легче реализуемых условиях. Наконец, феноменологическая теория представляет определенный математический интерес и ее структура может быть представлена в весьма изящно11 фор.ме. Кроме того, она является частным случаем более общей теории линейных преобразований, которая широко используется при анализе электрических цепей. В настоящей главе излагаются основные положения и результаты теории и не затрагиваются более отвлеченные понятия, включающие преобразования Фурье и Лапласа, с которыми читатель может познакомиться в других работах [1—6]. Замечания о выводе уравнений даются лишь для немногих мало известных случаев. Как обычно, все выражения формулируются для деформации сдвига, но аналогичные соотношения имеют место и для объемного сжатия, простою растяжения и т. д. [c.58]

Полученные результаты для дисперсионной зависимости г (А ) могут быть легко поняты и проиллюстрированы на динамической вязкоупругой гантельной модели (рис. 11.5). Сопоставим каждой нормальной моде вязк0 01ругую гантель, размеры которой имеют порядок области периодичности данной нормальной моды [т. е. А(А ) я(Аг)]. [c.68]