Теории механической анизотропии

ТЕОРИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПИИ [c.241]

Во-вторых, при вытяжке возникает анизотропия свойств полимера из-за изменения характера молекулярной ориентации, вследствие чего возрастает жесткость в направлении растяжения. Это наиболее общее явление, присущее как аморфным, так и кристаллическим полимерам. (Следует подчеркнуть, что теории механической анизотропии свойств, рассматривавшиеся в разделах 10.6 и 10.7, относятся к конечному состоянию ориентированных материалов и неприменимы для объяснения эффекта деформационного упрочнения.) [c.298]

Отклонение теоретических кривых от экспериментальных зависимостей (см. рис. 10.15) имеет две особенности. Во-первых, это небольшие минимумы поперечного модуля упругости полиэтилена низкой плотности и продольного модуля упругости полиэтилена высокой плотности эти отклонения вообще не предсказываются теорией. Было показано [44], что такие эффекты могут быть связаны с механическим двойникованием. Во-вторых, предсказываемое развитие механической анизотропии с увеличением степени вытяжки происходит намного медленнее, чем это наблюдается в действительности. [c.238]

Другое объяснение возникновения механической анизотропии основано на модели среды, состоящей из ориентированных линейных упругих элементов [52]. Изменение механических свойств при этом выражается только через продольный модуль пружины, который, в свою очередь, определяется по модулям неориентированного материала. Не удивительно, что теория предсказывает отсутствие зависимости относительного распределения модулей от природы полимера, т. е. подразумевает взаимную независимость пяти значений модулей упругости. Рассмотренные выше данные показывают, что этот результат не согласуется с экспериментальными фактами. [c.241]

Общая теория вопроса. Вследствие резкой анизотропии простейших структурных элементов — макромолекул — под действием механических полей в полимерной системе (растворе, расплаве или вулканизованном каучуке) возникает анизотропия всех свойств, и в частности оптических характеристик. Поскольку этот эффект обусловлен влиянием всех компонент тензора напряжений на ориентацию сегментов цепи, измерение оптических свойств системы оказывается удобным и важным способом оценки напряженного состояния среды в окрестности данной точки. [c.367]

Анизотропию скорости реакции окисления следует также рассматривать с учетом механических свойств окисной пленки, поскольку от этих свойств зависит, будет ли пленка сплошной и прочно связанной с металлической подкладкой. Несмотря на то, что количественной теории образования окисных пленок на металлах не существует, некоторые теоретические соображения Франка и Ван-дер-Мерве [138] относительно поверхностей раздела с монослоями, структура которых не соответствует структуре подкладки, и ориентированными пленками могут быть использованы при качественной оценке. В отличие от своих предшественников указанные выше авторы при изучении процесса образования ориентированных кристаллических пленок основное внимание уделили не геометрическим факторам, а энергетике этого процесса. Пользуясь их моделью, можно степень несоответствия (смещения) между структурами пленки и подкладки определить величиной поверхностных дислокаций. Если несоответствие превосходит некоторое предельное значение, то напряжения, увеличивающиеся при утолщении пленки окисла, более не компенсируются силами притяжения подкладки выше этого значения плотность дислокаций возрастает настолько, что пленка самопроизвольно отрывается от подкладки. Теоретический расчет критического линейного смещения при низких температурах дал величину, равную примерно 14%, тогда как соответствующее линейное смещение, наблюдаемое в действительности на поверхности раздела медь — закись меди, равно приблизительно 18%. Эти результаты свидетельствуют о [c.110]

Следует отметить сходство нашего подхода с тем, которым пользовался Кун в некоторых своих работах. Не только подход, но и некоторые уравнения были хотя и не идентичны, но весьма сходны по виду с полученными им уравнениями. Это не просто совпадение, ибо, как указал Кондон [4], отношение квантово-механических величин Як Ок, которое входит в расчеты, прямо связано с фактором анизотропии в теории Куна. Более того, можно показать, что подход Куна к проблеме установления соотношения между кривой парциальной дисперсии вращения и кривыми парциального дихроизма и поглощения находится в тесной связи с общими принципами, в которых используются соотношения интегралов преобразования, если только рассматриваемые переходы разрещены для электрического дипольного излучения. Однако если это не так, то надо думать, что его подход имеет ограниченную применимость, как это наблюдается, например, в случае насыщенных кетонов, рассматриваемых ниже. [c.49]

Функции ориентации могут быть вычислены по схеме псевдоафинной деформации и результаты, приведенные на рис. 10.15, показывают, что агрегатная модель в этом случае правильно предсказывает общую картину механической анизотропии. Предсказываемая кривая средних значений по Рейссу для полиэтилена низкой плотности в общих чертах хорощо соответствует экспериментальным данным, включая минимум на зависимости продольного модуля. Он возникает следующим образом. В схеме псевдоафинной деформации з1п 0 монотонно уменьшается, а соз 0 — возрастает с увеличением степени вытяжки, в то время как произведение 81п 0со8 0 проходит червз максимум при степени вытяжки, составляющей примерно 1,2. Таким образом, 33 может проходить через максимум с увеличением степени вытяжки (что отвечает минимуму модуля Юнга Е ) при условии, что 2 1з + значительно больше, чем и 33, которые должны быть приблизительно равными. Теория, предполагает, что модули упругости элементов модели идентичны соответствующим константам высокоориентированного полимера. Для полиэтилена низкой плотности 44 много больше, чем ц и 33, значения которых между собой близки следовательно, эти условия выполняются, и поэтому предсказывается аномалия механической анизотропии. [c.238]

Явление двулучепреломления может иметь место в естественных анизотропных телах, а также в изотропных телах под влиянием внешнего воздействия под действием электрического (эффект Керра) и магнитного поля (эффект Коттона—Мутона), механической деформации в твердых телах, в ультразвуковом поле, двулуче-преломление в потоке (эффект Максвелла) и т. д. Явление двулучепреломления в твердых телах под влиянием механического воздействия впервые было открыто Брюстером в 1816 г. Одной из первых теоретических работ, посвященных анизотропии в твердых телах, была работа Шмидта. В дальнейшем работами Куна и Грю-на, Кубо, Исихары, Трелоара и другими была разработана статистическая теория фотоупругости материалов, подтвержденная многочисленными экспериментальными данными. В некоторых работах отмечается важная роль химических и ван-дер-ваальсовых связей в проявлении [c.80]

Параллельно напряженным образцам испытывали аналогичные образцы без приложения нагрузок в той же коррозионной среде. Результаты кратковременных статических испытаний образцов до разрушения показали, что в условиях опыта влияние коррозионной среды на параметры диаграммы растяжения а(е) незначительно. Это позволяет в расчетах долговечности по приведенным формулам использовать значения механических характеристик, найденных при испытаниях образцов на воздухе. Необходимо отметить, что зависимость между интенсивностью напряжений 0г и интенсивностью деформаций Е достаточно хорошо аппроксимируется степенной функцией вида Oi — si K Поскольку большинство применяемых металлов проходили онределеннун> термическую обработку, то образцы не обнаруживали заметную-анизотропию механических характеристик, т. е. при теоретическом определении напряженно-деформированного состояния и предельной несущей способности образцов использовали теорию пластичности изотропных деформируемых тел. [c.60]

ИЛИ волокнами с продольно-поперечной укладкой (рис. 1.2). В этих пластиках образуется три взаимно ортогональные плоскости симметрии механических свойств (на рис. 1.2 это плоскости ху, хг и гу). Согласно теории упругости [10—13], свойства орто-тропных композиционных пластиков характеризуют девятью независимыми упругими постоянными, т. е. тремя Е, О, V) в каждом направлении анизотропии. Поскольку модель ортотропного пластика состоит из послойно чередующихся перпендикулярных друг другу однонаправленных пластиков, при конструировании орто-тропных пластиков пользуются обычно расчетными формулами для однонаправленных пластиков [9 14, с. 54]. [c.12]

Ситуация коренным образом меняется, если раствор полидисперсен по механическим и оптическим свойствам частиц. Вклады, вносимые частицами в суммарную анизотропию раствора, будут разными вследствие различия как их ориентации, так и анизотропии. Поэтому в интегралах (7.1206) и (7.120в) должно быть учтено распределение как по ориентациям, так и по анизотропии составляющих систему частиц. При этом величина анизотропии — j2 может быть функцией не только угла ориентации ф, но также и механических параметров (например, размеров и формы) частиц. Именно на этих положениях базируется теория Садрона [15], уравнение (7.49) которой эквивалентно (7.120в). [c.557]

Релаксационные явления имеют большое практическое значение при переработке полимеров. Так, в зависимости от условий течения расплавов полимеров формуются изделия, обладающие анизотропией, которая может изменяться во времени или при нагревании. Происходящие при этом процессы можно понять и объяснить, только используя теорию релаксационных явлений. Для быстрого развития ориентации волокон и пленок желательно снижать время релаксации, то же самое необходимо осуществлять при формовании изделий экструзией и литьe i под давлением, если необходимо снизить анизотропию их механической прочности, усадки и других характеристик. И наоборот, когда нужна высокая анизотропия, время релаксации должно быть большим, что достигается понижением температуры расплава и увеличением вязкости или быстрым охлаждением изделий. [c.61]

На рис. 17 представлена зависимость Дга от приложенного механического напряжения сгист- В соответствии с теорией Куна [107] эта зависимость оказалась линейной. Тангенс угла наклона прямых, определяемый как оптический коэффициент напряжения С, = Ап/оист, связан линейно с оптической анизотропией цепи полимера. [c.24]

Анизотропия вязкости в куэттовскохм течении учитывается введением трех различных коэффициентов вязкости (большая ось молекулы параллельна направлению сдвига, перпендикулярна ему и перпендикулярна сдвигу и градиенту скорости) в соответствии с теорией Лесли [132. Экспериментальное определение указанных коэффициентов обычно осуществляют с использованием ориентирующего воздействия магнитного поля [81, 82]. Максимальная вязкость наблюдается при наложении магнитного поля перпендикулярно потоку (это относится к течению с наибольшей ньютоновской вязкостью). При высоких скоростях течения торможения потока магнитным полем не происходит по причине преобладания механической ориентации над ориентацией магнитной. [c.152]

Вывод о том, что одна и та же макромолекула целлюлозы может находиться кСак в упорядоченных, так и в неупорядоченных участках волокна, может быть сделан только исходя из представлений о сгибаемости макромолекул. Понятие о коэффициенте ассоциации как об определенной характеристике величины мицелл, отпадает, так же как и представление о реальной поверхности раздела между мицеллами. Значительные расхождения между различными исследователями по вопросу о макромолеку-лярном или мицеллярном строении целлюлозы, имевшие место в период 1936—1940 гг., в настоящее время потеряли сво " значение, так как ошибочность первоначальной мицеллярной теории строения целлюлозы в настоящее время очевидна. В твердой фазе или в концентрированных растворах имеет место ассоциация макромолекул, т. е. взаимодействие между макромолекулами, осуществляемое межмолекулярными силами. В разбавленных растворах находятся в основном не ассоциированные группы молекул, а отдельные макромолекулы. Также бесспорно наличие в препаратах как природной целлюлозы, так и гидратцеллюлозы участков, в которых структурная анизотропия, а в ряде случаев и анизотропия механических свойств волокон, различна, что и обусловливает различные скорости протекания реакций. Представление о существовании поверхности раздела между участками с различной степенью ассоциации макромолекул и о коэффициенте ассоциации, с которым соединяли обычно понятие о мицеллярном строении целлюлозы, полностью оставлено почти всеми исследователями еще 10—15 лет назад. [c.72]

Очевидно, условия (42.3) и (42.4) сов.местимы лишь при У = 2уг, что свидетельствует либо о наличии анизотропии поверхностного натяження, либо о том, что поверхностное натяжение, будучи изотропным, равно нулю. Эти две возможности образуют и два подхода к построению теории. Второй из них, связанный с концепцией нулевого поверхностного натяжения, развит в [194]. Казалось бы, требование изотропии поверхностного натяжения возникает из того факта, что в двумерном смысле поверхность мицеллы жидкая. Но в направлениях и г кривизна поверхности сильно различается, что может быть причиной анизотропии у. Если учесть возникающую при этом анизотропию химического потенциала, то не создается каких-либо терамодинамических противоречий в картине механически анизотропной, хотя и жидкой поверхности. Г1осмотрим, однако, возможно ли для нее механическое равновесие на концах [c.205]

Подведем некоторые итоги. Из изложенного следует, что как механические свойства полимеров в блоке и прежде всего высокоэластичность, так и специфическое поведение полимеров в растворах находят свое объяснение в гибкости длинных цепных образований, которыми являются макромолекулы полимеров. Иными словами, большие или меньшие участки полимерных цепей обладают независимой друг от друга подвижностью. Теоретическое истолкование наблюдаемых фактов можно поэтому осуществить на основе статистических представлений макромолекула может трактоваться как статистический ансамбль элементов с независимыми степенями свободы. Экспериментальное определение свойств отдельных макромолекул в растворах — их размеров, формы, оптической анизотропии, дипольных моментов и т. д.—дает позможность всесторонней пров рки статистической теории полимерных цепей. Задача последней состоит в вычислении названных параметров на основе имеющихся сведений о химическом строении макромолекул. В этом смысле теория макромолекул преследует те же цели, что и теория малых молекул, предназначенная для установления связи между различными молекулярными постоянными, например межатомными расстояниями, динольными моментами, поляризуемостью и т. д., и для вычисления этих постоянных. Теория малых молекул строится либо на квантовохимической, либо на полуэмнирической основе. Существующие в настоящее время методы квантовой химии недостаточно совершенны, и применение их сопряжено с (зчень громоздкими расчетами. Поэтому конкретные определения молекулярных постоянных и соотношений между ними обычно эффективно осуществляются с помощью полу-эмпирической теории, в то время как общие представления о природе этих постоянных имеют глубокое квантовомеханическое обоснование. В нолуэмпирическо теории малых молекул широко применяется валент- [c.40]

Германе [41, 42], Краткий [43, 44] и другие [45, 46, 47] попытались развить количественную теорию с тем, чтобы определить, как ориентация и кристаллизация зависят от средней степени полимеризации целлюлозного материала и от величины механической деформации образца [48, 49, 50]. Они ввели формулы, связывающие ориентацию кристаллизованных областей с двойным лучепрелсмлением, анизотропией набухания и интенсивностью рентгенограммы. Эти формулы находятся в довольно точном соответствии с фактическими измерениями и интересно отметить, что три совершенно различных экспериментальных метода приводят к близким результатам. [c.124]

Практическое изучение напряженного состояния горных пород в условиях их естественного залегания осложняется анизотропией их свойств, проявлением трещиноватости, большим разнообразием механических и физических свойств пород, вхо-дяпщх в массив, зависимостью упругих характеристик пород (Е, V, С, р) от давления, температуры, влажности и др. По этой причине пока нет достаточно обоснованной единой теории, описывающей напряженное состояние горных пород. И задачи из этой области с применением теории упругости обычно решаются для частных случаев. При этом результаты относятся лишь к частным конкретным геологическим условиям. [c.74]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология