Виды эластических деформаций

ВИДЫ ЭЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ [c.207]

Простейшим видом эластических деформаций является обратимое изменение длины образца. Если к образцу каучука прило- [c.336]

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]

Мы видим, что при разрушении даже хрупкого полимера, где перемещение сегментов под действием перенапряжений в вершине растущей трещины относительно невелико и внешне вынужденно-эластическая деформация не проявляется, наибольшие затраты энергии при разрушении идут на деформацию и связанное с этим рассеяние механической энергии в виде теплоты. Особенно сильно поглощается механическая энергия при образовании микротрещин. Чем больше образуется микротрещин (например, при ударе), тем труднее разрушить полимер, тем выше его стойкость к ударным нагрузкам. Образование микротрещин часто проявляется в виде побеления ( серебрения ) образца в месте удара. [c.198]

В первой стадии возрастание модуля быстрой эластической деформации обусловлено накоплением гидратных новообразований, частиц коллоидных размеров, возникновением контактов между ними в результате броуновского движения и образованием к ее концу пространственного каркаса коагуляционной структуры, в которую входят покрытые гидратными новообразованиями частицы цементного клинкера. На кривой структурообразования это явление отражается в виде первого изгиба или максимума. [c.105]

Морозостойкость является условным показателем и в значительной степени зависит от метода определения (скорость нагружения, вид напряженного состояния и др.). Под морозостойкостью пластмасс понимают предельно низкую температуру, при которой еще не наступает хрупкое разрушение, т. е. возможна вынужденно-эластическая деформация. Морозостойкость обычно определяют по началу растрескивания ири условиях нагружения, близких к эксплуатационным, однако наиболее объективной оценкой является определение температуры хрупкости. [c.275]

НЫХ условиях. Например, в твердых полимерах, по крайней мере при не очень низких температурах, в вершине треш,ины из-за больших перенапряжений может происходить вынужденно-эластическая деформация, изменяющая конфигурацию вершины трещины и, самое главное, препятствующая после разгрузки образца процессу смыкании трещины. Для таких полимеров скорость роста трещины в широкой области напряжений выражается, формулой (1. 18), которая с учетом поправки на изменение энергии активации с температурой примет следующий вид [c.53]

Высокоэластичность коагуляционных структур, образованных переплетением волокнистых частиц, а также цепных макромолекул, связана прежде всего с деформируемостью самих волокон и макромолекул. Как известно, уравнения, основанные на простых механических моделях Максвелла (последовательно соединенные упругий и вязкий элементы) и Кельвина—Фойгта (параллельно соединенные упругий и вязкий элементы), не позволяют количественно описать поведение высокоэластичных систем. В современной литературе получило широкое распространение описание кинетики эластической деформации и релаксации напряжений в таких системах с помощью представления о спектре периодов релаксации, соответствующем сочетанию множества упругих и вязких элементов [35]. Вместе с тем, как показала Л. В. Иванова-Чумакова [36], кинетика развития и спада высокоэластической деформации ряда высокомолекулярных структурированных систем может быть описана простыми уравнениями следующего вида [c.20]

Второй вид реологических диаграмм е(/) проявляется при незначительном превышении Р над 0,,. В этом случае кривая ползучести состоит из трех участков начального, соответствующего условно-мгновенным деформациям криволинейного, когда развиваются деформации упругого последействия, и третьего, прямолинейного, когда эластические деформации в основном завершены и наблюдается лишь медленное стационарное течение торфа. При Р< ., значение тангенса угла наклона прямолинейного участка кривой е(/) к оси абсцисс мало, а величина необратимой деформации течения за время опыта незначительна. Этот тип диаграмм е(/) представлен на рис. 16 при Р 5 Г/см и на рис. а при Р 2,5 Г/см . При этом величина остаточной деформации, как следует из графиков, растет с увеличением Р, и при Р>0,5 характер кривых остается таким же, но градиент скорости необратимой деформации течения [c.423]

Черкасская гидрослюда имеет паи более высокую дисперсность. Дефектами ее кристаллической структуры являются преимущественно поверхностные нарушения, а также некоторый сдвиг структурных слоев относительно осей а и б. Частицы гидрослюды в виде округлых пластинок или чешуек образуют в дисперсиях весьма прочные контакты преимущественно типа ребро — ребро и угол—ребро. Форма частиц, высокая дисперсность и весьма значительное число контактов между углами и ребрами определяют наименьшую концентрацию образования коагуляционной сетки гидрослюды, наибольшую удельную прочность дисперсии и преобладающее развитие быстрых эластических деформаций [31]. [c.191]

Молекулярный механизм развития вынужденно-эластической деформации кристаллических полимеров принципиально отличается от рассмотренного выше. В данном случае подвижность полимерных молекул ограничивается наличием кристаллических областей. Следовательно, любое изменение конформации полимерной цепи влечет за собой изменение кристаллической структуры, реализуемое посредством рекристаллизации поэтому напряжение, соответствующее пределу текучести, иногда называют напряжением рекристаллизации. Действие механических напряжений по-разному изменяет температуру плавления различных элементов структуры. Для благоприятно ориентированных элементов температура плавления повышается и, следовательно, возрастает их стабильность. Напротив, температура плавления элементов с неблагоприятной ориентацией может существенно снизиться поэтому в процессе деформации эти структурные элементы плавятся и потом вновь кристаллизуются в виде более устойчивых структурных форм. [c.29]

Полимерам, в отличие от других материалов, присущи три вида деформации упругая, эластическая (или высокоэластическая) и пластическая. Эластическая деформация является обратимой, но в отличие от упругой имеет релаксационный характер величина ее определяется длиной и гибкостью макромолекулы. [c.265]

Легко видеть, что механизм упругих деформаций газа, несмотря на внешнее несходство, вполне аналогичен механизму эластической деформации каучука, причем модуль упругости газов (около 0,01 кг мм ) также близок к модулю упругости каучука и резко отличается от модулей упругости других материалов. [c.203]

Эластическую деформацию, возникающую в результате приложения нагрузки, можно определить как ту часть деформации, при кото-ро1"1 вводимая в систему энергия сохраняется в виде потенциальной энергии. В полимерной системе эластичное растяжение наблюдается обычно тогда, когда цень полимера переводится [c.509]

Причину каландрового эффекта следует искать в особом характере эластических деформаций каучукоподобных материалов. При каландровании происходит деформация трех видов 1) истинно упругая, почти мгновенная, не зависящая от температуры и отвечающая выпрямлению цепей полимера 2) высокоэластическая, зависящая от времени и температуры и отвечающая выпрямлению элементов цепи полимера 3) необратимая, пластическая, зависящая от времени и температуры, соответствующая скольжению цепей полимера относительно друг друга. [c.79]

Примечания. 1. Для полимеров характерен особый вид обратимой деформации —высокоэластическая (эластическая) деформация она может достигать большой величины и, протекая в измеримо.ч промежутке времени, имеет релаксационный характер. Релаксация — падение внутреннего напряжения при постоянной начальной деформации, с повышением температуры резко увеличивается. [c.289]

Описав деформацию отдельного сегмента, можно перейти к деформации всей полимерной молекулы, составленной из многих сегментов. Модель такой макромолекулы показана на рис. 1.41. Она состоит из последовательно соединенных моделей сегментов, погруженных в вязкую жидкость. В свою очередь, сегмент построен из упругого элемента, вязкого элемента и высокоэластического элемента, деформация которых подчиняется соответственно уравнениям (1.146), (1.145) и (1.148). Высокоэластический элемент изображен в виде прямоугольника со свободно расположенной в нем пружиной. Этим подчеркивается, что эластическая деформация не является комбинацией упругой и пластической, как на рис. 1.39, [c.108]

Теория механических (деформационных) свойств полимеров развивалась по пути установления молекулярной природы того или иного вида деформации, и лишь затем привлекались кинетические представления. Так случилось с учением о высокоэластической деформации, а впоследствии и с учением о вынужденно-эластической деформации. Понять существо процесса без привлечения кинетики его развития невозможно. [c.137]

При изучении свойств ориентированных материалов следует иметь в виду, что в них всегда имеются внутренние напряжения, влияющие на характер деформации, в чем легко убедиться, растягивая образцы в направлении, не совпадающем с направлением исходной ориентации. При этом увеличение деформации приводит к появлению дополнительного свободного объема вследствие разрыхления материала. В результате, как полагают величина свободного объема, необходимого для перехода в высокоэластическое состояние, достигается прежде, чем при простом нагревании в отсутствие механического напряжения. Тогда при действии механической силы будут наблюдаться большие вынужденно-эластические деформации, которые, однако, неверно названы пластическим течением . [c.158]

Рассматривая аморфное полимерное тело в виде сетки с межмолекулярными связями, В. Н, Покровский выдвинул свою теорию вынужденно-эластической деформации . Согласно этой теории, зависимость напряжения о от удлинения Я, выглядит так [c.173]

Обычно считается, что разрушение твердых тел — это наиболее опасный вид потери работоспособности. С этим утверждением можно согласиться, если речь идет о хрупком или близком к нему разрушении. В этом случае весьма важно научиться повышать прочность материала, чтобы он смог выдерживать длительное время большие нагрузки. Когда разрушение носит нехрупкий характер, повышение прочности может не привести к желаемому результату. При непрерывном нагружении, как следует из рассмотренных нами опытов Ю. С. Лазуркина, предел вынужденной эластичности соответствует более низким напряжениям, чем предел прочности. Возможная прочность не может быть использована вследствие преждевременного развития вынужденно-эластических деформаций. Остановимся в первую очередь на разрушении при малых деформациях. [c.377]

При хрупком разрушении стеклообразных полимеров на поверхности разрушения образуется характерный рисунок в виде парабол. Однако параболы не всегда образуются при хрупком разрушении стеклообразных полимеров. Если полимерное стеклообразное тело способно к вынужденно-эластической деформации при умеренной скорости воздействия силы и если элементы надмолекулярной структуры в таком теле связаны между собой достаточно прочно, то при быстром механическом воздействии может происходить хрупкое разрушение с образованием парабол на поверхности разрушения (рис. У.27). Если же элементы надмолекулярной структуры в полимерных стеклах связаны между собой слабо, то хрупкое разрушение наблюдается как при больших, так и при малых скоростях воздействия силы, и не только при низких температурах, но и при высоких. В этом случае параболы на поверхности разрушения не образуются картина этой поверхности не имеет признаков каких-либо правильных линий (рис. У.28). [c.432]

Термин эластическая деформация здесь применен не случайно. Дело в том, что деформация, развивающаяся в полимерном теле в стеклообразном состоянии под действием нагрузки, связана с перемещением только отдельных частей макромолекул при сохранении постоянства средних расстояний между ними, т. е. возникает в результате изменения конформации макромолекул. Но именно такой вид деформации характерен для полимера в высокоэластическом состоянии, хотя перемещение отдельных частей макромолекул при этом осуществляется за счет тепловой энергии. [c.79]

В предыдущей главе были рассмотрены признаки двух типов деформации 1) упругой и 2) релаксационной, высокоэластической, характе рной для каучука. У технического каучука и его вулканизатов в широких пределах изменения формы наблюдаются признаки обоих видов деформации. Соотношение между этими видами в каждом конкретном случае зависит как от свойств материала, так и от условий приложения деформирующей силы — величины этой силы, частоты, температуры. Наряду с эластическими деформациями в каучуке могут возникнуть необратимые пластические деформации. Натуральный каучук является своеобразным веществам, которое под влиянием известных воздействий, объединяемых термином пластикация (см. гл. XII), способно в той или иной степени терять свою эластичность, делаясь практически пластичным материалом. Синтетические каучуки более ограничены в изменениях своих свойств. [c.208]

Выделяя участки изотермы линейной деформации каучука в зависимости от характера доминирующего механизма процесса, необходимо иметь в виду, что их последовательное выявление в большей или меньшей степени возможно при медленной деформации на всем протяжении свойственных каучуку изменений. При быстрых деформациях границы между отдельными участками кривых растяжения размываются в зависимости от частоты и величины деформации превалирует тот или иной механизм ее. Однако в общем случае деформация каучука и резины складывается из трех отмеченных видов а) обратимой начальной деформации, устанавливающейся и исчезающей практически мгновенно (упругая, Гуковская деформация) б) обратимой высоко-эластической деформации, имеющей релаксационный характер, т. е. требующей измеримого времени для достижения предель [c.214]

Простейшим видом эластических деформаций является обратимое изменение длины образца. Если к образцу каучука приложить некоторое растягивающее усилие, то наблюдается увеличение длиньи при одновременном уменьшении поперечного сечения. Это удлинение будет тем больше, чем больше приложенное усилие. При уменьшении деформирующей силы образец сокращается, а после полного устранения усилия практически возвращается в первоначальное состояние. Этот вид деформации каучука и резины, однако, не является единственным. В технике широко используется деформация сжатия (работа автомобильной шины и других амортизаторов), деформация изгиба и кручения. Чаще всего при эксплоатации резиновых изделий имеет место периодическая деформация, когда вследствие изменения величины деформирующей силы происходит последовательное изменение и восстановление формы образца. [c.207]

Как эластическая, так и упругая деформация являются видами обратимой деформации. Первое понятие чаще применяют для характеристики больших об ратимых деформаций в полимерах (десятки и сотни процентов), а второе —для малых обратимых деформаций твердых тел (доли гфоцента или несколько про центов). Это деление условно в английском языке, например, обоим понятиям соответствует единый термин elasti . [c.100]

Хрупкий стеклообразный полимер, например полистирол (ПС), деформируется до разрушения по кривой типа кривой / на рис. 12.16, б. Это типичная кривая хрупкого разрушения. Однако тот же полистирол прн более высокой температуре может обнаружить явление вынужденно-эластической деформации (см. гл. 10) и дефор-мироватьс ч по кривой типа кривой / па рнс. 12.16, а. При этом образуется шейка так же, как у полиэтилена высокой плотности. Макромолекулы полистирола в шейке также ориентированы в направлении растяжения. Если теперь из шейки вырезать образец и испытать его отдельно при обычной температуре, снян кривую а— к, то эта кривая будет иметь вид кривой 2 на рис. 12.16, о. Видим, [c.192]

Одним из основных видов деформации в вершине трещины, растущей в хрупком полимере, является вынужденно-эластическая деформация. Несмотря на то что полимер в целом не обнаруживает ннкакн.х признаков вынужденной эластичности, в микрообъеме может наблюдаться перемещение сегментов н их последующее разрушение. Так, при нагревании до температуры хрупкости (Т = Тхр), когда шейка в образце еще не развивается, в микрообъеме в вершине трещины может развиваться значительная вынужденно-эла- [c.197]

Следует отметить, что высокая эластичность каучука совершенно отлична от упругих деформаций кристаллических веществ или металлов, составляющих всего несколько процентов от исходных размеров, тогда как каучук можно растягивать в 10 раз. Резко различаются также необходимые для деформации напряжения. Модуль упругости (или модуль Юнга) Е, характеризующий отношение между приложенным напряжением-и относительным удлинением образца, составляет для стали около 20000 кг мм , для стекла около 6000 кгЬш , а для каучука лишь около 0,1 кг/мм . Эти различия объясняются тем, что при упругой деформации кристаллов происходят небольшие изменения средних расстояний между молекулами и валентных расстояний между атомами, связанные со значительными изменениями внутренней энергии. Напротив, при чистой высокоэластической деформации большие удлинения происходят без изменения валентных расстояний, при постоянстве внутренней энергии (во всяком случае, при удлинениях до 3 раз). Лишь у идеальных газов можно также осуществить большие обратимые сжатия под действием небольших напряжений без изменения внутренней энергии. Сжатый газ в замкнутом пространстве после снятия давления вновь возвращается к первоначальному объему благодаря тому, что этот процесс соответствует переходу в наиболее вероятное состояние и происходит с увеличением энтропии. Легко видеть, что механизм упругих деформаций газа, несмотря на внешнее несходство, вполне аналогичен механизму эластической деформации каучука, причем модуль [c.228]

Наиболее длительную историю имеет модифицирование битумов полимерами. В известной степени по добавкам полимеров в битум можно проследить историю промышленности полимеров. Одним из первых полимерных модификаторов битумов были каучуки, сначала природные, затем все виды синтетических, которые изменяют физическую структуру битумов. Модификация битумов эластомерами заключается в повышении температуры размягчения, снижении хладотекучесги, уменьшении зависимости пенетрацин от температуры, снижение температуры хрупкости, способности к многократным эластическим деформациям под действием напряжений, повышении дуктильности. Натуральный каучук из-за его дефицитности в настоящее время не используется. [c.123]

Для смесей битума типа гель с любыми каучуками характерна малая растяжимость при 25 и при 0°С (значения их близки). Низкая растяжимость вообще является свойством исходного геля, это связано с наличием собственной пространственной структуры. При введении каучуков за счет нарастания вязкости системы этот показатель уменьшается. Согласно Л. М. Гохману [9] наличие структуры у битумов препятствует развитию эластических деформаций. Действительно, несмотря на распределение каучука СКМС-ЗО-АРКМ-15 в виде сплошной сетки, деформатив-ная способность смесей ограничена (в среднем 5—8 см при 25 и 3—5 см при 0°С), хотя и выше, чем в случае добавок СКЭП (3—4 см при 25 и 1,5—2,5 см при 0°С). [c.134]

Однако, несмотря на некоторое сходство с жидким состоянием, высокоэластическое состояние имеет свои специфические особенности. Поэтому его следует рассматривать как особое физическое состояние, свойственное только полимерным соединениям и характеризующееся способностью тел к значительным обратимым изменениям формы под влиянием сравнительно небольших г иложснных напряжений. Так, натуральный каучук способен обратимо растягиваться в 10—15 раз по сравнению со спосй первоначальной длиной. Эти обратимые деформации получили название высокоэластических или, просто, эластических деформаций, в отличие от обычных обратимых упругих деформаций, которые наблюдаются у ряда материалов (металлы, минералы). 1тобы понять физическую сущность высокоэластической дефор-ации, рассмотрим некоторые хорошо известные виды дефор-ации. [c.153]

В хрупком состоянии скорость роста трещин п ирсчность полимера зависят только от температуры (по уравнению П. 6, стр. 80). Температура хрупкости Г р, (см. рис. 42, гл. И) является условной границей, разделяющей два прочностных состояния твердого полимера. Так, процесс хрупкого разрушения проявляется в виде растрескивания, побеления образцов, появления трещин серебра и т. д. при температурах несколько выше С другой стороны, при температурах несколько ниже в перенапряженных местах образца (неоднородности, дефекты, трещины) наблюдается местная вынужденно-эластическая деформация, приводящая к дополнительной ориентации материала. В целом характер разрущения зависит от соотношения скоростей процессов вынужденно-эластической деформации и разрушения. [c.135]

Таким образом, кроме хорошо известного способа развития вынужденной эластической деформации с образованием шейки, существует еще один вид холодной вытяжки полимера — возникновение и развитие специфических микротрещин. Оба вида холодной вытяжки приводят к образованию фибриллизован-пого ориентированного материала различие заключается в том, что в первом случае фибриллы слипаются в монолитную шейку, а во втором оказываются разобщенными в объеме микротрещин. Принципиального различия между этими видами неупругой деформации полимера не существует, о чем свидетельствует как близость энергетических параметров обоих видов пластической деформации [97], так и морфологическое сходство получаемых материалов [98]. И в том, и в другом случае на первой стадии на концентраторе напряжения появляется зародыш локализованной деформации фибриллярной структуры (рис. 1.9,а). Дальнейшая эволюция этого зародыша в процессе деформации во многом определяется процессами, протекающими на поверхности раздела фаз, и в первую очередь — межфазной поверхностной энергией. Холодная вытяжка в присутствии адсорбционноактивной жидкости сопровождается ее капиллярным всасыванием [99] в объем концентратора напряжения, адсорбцией на возникающей высокоразвитой поверхности и, следовательно, эффективным понижением межфазной поверхностной энергии полимера (рис. 1.9,6). [c.26]

Большие деформации полимеров в стеклообразном состоянии обычно объясняют явлением вынужденной эластичности. Изучение этого вида деформации было начато в работах Александрова и Лазуркина [40, 41] и продолжается до последнего времени [42—57], причем расширяются представления об этом виде деформации. Характерной особенностью процесса вынужденной высокоэластической деформации (ВВЭД) является явно выраженная локализация, вызванная неоднородностью структуры [45, 51]. Процесс ВВЭД сближается с пластической деформацией благодаря термодинамической необратимости. При развитии ВВЭД помимо затрат работы на развитие эластической деформации упругого последействия и на увеличение упругой энергии часть работы переходит в тепло. Вынужденная высокоэластическая деформация похожа на пластическую (например, металлов) таким чисто внешним признаком, как образование шейки. В то же время ВВЭД отличается геометрической обратимостью, а такой характерный признак ВВЭД, как образование шейки, — типично кинетический процесс [51]. [c.138]

Испытание на истирание по металлической проволочной сетке с размером ячейки 0,8 X 0,8 мм (ГОСТ 3826—66). Сетка имеет множество тупых выступов. Капроновый образец подвергается эластической деформации и последующим поверхностным микроразрывом под действием сил трения в месте контакта с контртелом (сеткой). Для этого вида испытания используется машина типа машины Грассели. Испытываемые образцы трутся своими торцами по вращающемуся диску с натянутой на его поверхность сеткой. При этом передвигать образец нет необходимости, так как воздействие сетки на образец не изменяется под действием продуктов износа. Диаметр рабочего диска машины равен 140 мм. Испытания образцов, отобранных после каждого последующего цикла переработки, проводятся при одних и тех же ус- [c.35]

В соответствии с изменением пластичности иаблюдается изменение всех механических свойств смеси. В главе VII было подробно разобрано различие в характере эластических деформаций сырого и вулканизованного каучука. Это различие кажется еще более резким, если сравнивать резину (вулканизованный каучук) и сырую смесь из пластицированного каучука. Как правило, вулканизация приводит к уменьшению остаточного удлинения, возрастанию модулей и увеличению сопротивления разрыву. Если сопротивление разрыву невулканизованного смокед-шита после пласгакации составляет около 10 кг/см , то для мягкого вулканизата из этого вида каучука эта величина доходит до 350 кг/см-. [c.295]