Торсионные маятники

Рис. V. 22. Схема прибора для изучения термомеханических свойств полимеров методом свободно-затухающих колебаний (торсионный маятник).

Различные экспериментальные наблюдения позволяют сделать вывод о том, что длительные периоды начала роста простой трещины и трещины серебра при низких значениях напряжения не просто вызваны уменьшением вероятности образования зародыша трещины в остальном не измененного материала. Природа изменений, происходящих на молекулярном уровне в процессе утомления образца, исследовалась разными авторами (например, [138, 143—147, 153]). Так, по затуханию колебаний торсионного маятника [138, 134—144] и методом ИК-поглощения [138] были исследованы молекулярная подвижность, взаимодействие молекул и их роль в поглощении энергии путем измерений плотности и методом рассеяния рентгеновских лучей [144—146], а также путем применения образцов с различной молекулярной массой [153] были исследованы упаковка молекул и дефектность структуры, а с помощью кинетики рекомбинации захваченных свободных радикалов [146] было исследовано изменение морфологии материала. Результаты, полученные с помощью этих различных экспериментальных методов, характеризуют упорядочение молекул, но еще не позволяют получить количественные значения пределов усталости. [c.295]

Приборы торсионный маятник с разъемным обогревателем, секундомер, электронный потенциометр ЭПВ-2 с термопарой, набор дисковых грузов с различной массой (860, 394 и 188 г). [c.161]

Образцу полимера, закрепленному в зажимах прибора, задается некоторый крутящий момент, после чего образец находится в режиме свободно-затухающих колебаний. Для данного образца полимера значения периодов и амплитуд колебаний определяются температурой опыта. Эксперимент проводят в температурной области перехода полимера из стеклообразного в высокоэластическое состояние. Для измерения периодов и амплитуд колебаний при деформации кручения используют торсионный маятник (рис. V. 22) конструкции Института нефтехимического синтеза АН СССР. [c.161]

При динамических механических испытаниях образец под действием приложенной нагрузки не разрушается. Такие испытания называют динамическими, поскольку механические свойства полимера изучаются при колебательном воздействии на образец. Среди многочисленных измерительных устройств особенно хорошо зарекомендовал себя метод торсионных колебаний [129, 130]. При этом один конец образца, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда, жестко укрепляется, а другой конец прикрепляется к колеблющемуся диску торсионного маятника. Образец находится в термостате. [c.99]

Торсионный маятник начинает совершать свободные колебания, постепенно затухающие во времени. По продолжительности колебаний можно вычислить модуль сдвига, или торсионный модуль (/-модуль ). По уменьшению амплитуды колебаний можно судить [c.100]

Торсионные маятники используют для измерений модуля упругости примерно от 10 до 10 Па и значений tgo приблизительно до 3. Полный диапазон, параметров перекрывается а приборах с разной геометрией рабочих органов и переменными параметрами схемы. [c.177]

Принцип измерений механических характеристик пластмасс по методу ТВА ничем не отличается от измерений при помощи обычного торсионного маятника. Предполагается, что химические превращения и изменения свойств материала происходят существенно медленнее, чем цикл измерений, поэтому обработка исходных экспериментальных данных выполняется теми же методами, что и для любых торсионных маятников. Необходимость проведения большого числа измерений для слежения за превращениями исследуемого материала заставляет перейти к автоматизированной системе обработки экспериментальных данных. Этот подход по существу совершенно идентичен осуществлению механической спектроскопии материала со сканированием по температуре при ее программированном изменении во времени. И действительно, метод ТВА используется и для такой цели при сравнительных исследованиях любых полимеров. Поэтому переменным фактором всегда является время, а причиной изменения измеряемых характеристик может быть как температура, так и химические превращения в материале. [c.186]

Одним нз наиболее простых и хорошо известных устройств для динамических измерений является торсионный маятник . Перекрываемый частотный диапазон лежит в пределах 0,01— 50 Гц верхний предел определяется размерами образца, которые становятся соизмеримыми с длиной волны напряжения в образце. [c.112]

Простейший торсионный маятник показан на рис. 6.8. Образец представляет собой цилиндрический стержень, один конец которого жестко закреплен, а на другом конце укреплен массивный диск. При выведении системы из состояния покоя поворотом диска она совершает затухающие гармонические колебания. [c.113]

Определение динамического модуля сдвига и тангенса угла механических потерь на установке с прибором типа торсионного маятника. Как известно, метод крутильных колебаний может дать интересную информацию не только об упруговязких свойствах полимеров, но и о микроструктуре, обусловливающей эти свойства. [c.232]

Для изучения внутреннего трения стекол был использован разработанный в лаборатории прибор с двухнитевым торсионным маятником, частота колебаний которого менялась от 0.1 до 10 ГЦ. Эта конструкция релаксометра позволяла исследовать внутреннее трение нитей при очень малых величинах напряжений растяжения, что повышало точность измерения. Измерения производили в области температур от -40 до +450°. [c.201]

Принцип измерения силы, смещающей парамагнитный газ в неоднородном магнитном поле, использован в приборе следующего устройства пара тонкостенных стеклянных шариков, заполненных азотом, подвешены в виде торсионного маятника в неоднородном магнитном поле они погружены в газовую смесь, содержащую кислород. Шарики покрыты тонким слоем диамагнитного металла во избежание накопления на них статических зарядов. При наличии в газовой смеси кислорода смещение шариков в сторону от центра магнитного поля измеряется уходом светового луча, отраженного маленьким зеркалом, укрепленным на шариках. [c.235]

Релаксации при —80 °С (1 кГц) и 157 °С (1 кГц) наблюдал Мак-Крам [31], использовавший для этого торсионный маятник с частотой [c.391]

Общие особенности конструкций. Метод свободнозатухающих колебаний, как правило, реализуется в виде крутильных (торсионных) маятников, которые широко вошли в практику исследований полимеров, начиная с работ Л. Нильсена (1951 г.) и К- Шмайдера и К. Вольфа (1952 г.). Эти приборы используются не только для измерений абсолютных значений параметров механических свойств пластмасс, но и в значительно большей степени для сравнительных испытаний и определения областей релаксационных переходов по температурной шкале, которым отвечают максимумы механических потерь или tgo. [c.175]

В зависимости от выбора параметров прибора и свойств исследуемого материала торсионный маятник может работать при частотах примерно от 0,01 до 80 Гц. При использовании торсионного маятника в качестве прибора, сканирующего по температуре, особенно для сравнительных испытаний, его параметры подбирают так, чтобы обеспечивалась частота 1 Гц. Тогда, несмотря на то, что из-за изменений свойств материала с температурой частота колебаний в действительности несколько меняется, говорят, что измерения проводят ири номинальной частоте 1 Гц. На одном приборе, даже со сменными торсионами и инерционными массами, не-В031М0Ж1Н0 изменить частоту колебаний более, чем в 20— 30 раз. [c.177]

Торсионные маятники могут использоваться не только для измерений сдвигового модуля, но и для определения компонент комплексного модуля упругости при растяжении. В таком случае изменяется схема закрепления офазца по отношению к тороиону [5]. [c.178]

Типичная конструкция простого торсионного маятника с оптической системой измерений показана на рис. VIII.5 [6]. Здесь образец крепится с помощью цанговых зажимов. Подвижный (верхний) зажим подвешен на торсионе, выполненном из пружинной стали. Верхний конец торсиона закреплен во втулке, которая может перемещаться в вертикальном направлении и поворачиваться относительно горизонтальной оси, что необходимо для настройки прибора. Первоначальное закручивание образца осуществляется на заданный угол электромагнитами. Для устранения посторонних вибраций прибор установлен на массивной плите и толстом слое губчатой резины. При испытании жестких образцов (с модулем выше 10 Па), хорошо сохраняющих свою форму, образцы готовят в виде цилиндров (диаметром до 10 и высотой до 30 мм) или пластин (толщиной до 2, высотой до 30 и шириной до 10 мм), закрепляемых в цанговых зажимах. Другой вариант крепления, применимый для более мягких образцов, показан на рис. VIII.5 справа. Сцепление с рабочей поверхностью дисков либо происходит за счет адгезии, либо достигается приклеиванием образца к дискам в отдельной пресс-форме. [c.180]

Простой торсионный маятник с инерционным диском, смонтированным непосредственно на конце образца, был применен Шмидером и Вольфом [14]. В несколько более усовершенствованном приборе (рис. 6.9) образец удерживается тонкой нитью или лентой. Это позволяет проводить измерения при повышенных температурах, когда вес диска может вызвать дополнительную продольную ползучесть. Уравнение движения для уеовер-шенствованного маятника получают из уравнения (6.3) добавлением члена, учитывающего упругость подвески — нити или ленты. Для круглой нити этот член равен т 0 = [я С 9. Этот [c.114]

С целью исследования динамических характеристик образцов полимеров в напряженно-деформированном состоянии, находящихся в контакте с низкомолекулярными веществами, при одноосном и двухосном растяжении при одновременном воздействии температуры и частоты разработана серия экспериментальных установок установка с прибором типа торсионного маятника для испытания как недеформированных, так и однооснорастянутых образцов [30] установка для исследования однооснорастянутых образцов,работающая с использованием принципа бегущих волн [31 ] установка для испытания двухоснорастянутых образцов при звуковых частотах [32]. [c.232]

Установка состоит из торсионного маятника, помещенного в термокриокамеру, осциллографа и блока питания. [c.234]

Рис. 5, построенный ио данным табл. 2, подтверждает предсказываемую формулой (1) линейную зависимость между lg /С и 1/Т для обоих образцов. Полученная в этом случае величина энергии активации = 18,7 ккал/моль находится в согласии с данными Селла [8], который ио результатам измерений, выполненных с помощью торсионного маятника, ной адгезивной эпоксидной = 21 ккал/моль. Средние величины теплот полимеризации, приведенные в табл. 2, прямо пропорциональны весовым долям эпоксифенольной смолы в реакционной системе [c.89]

Для проведения динамических измерений из большого куска пленки вырезали полоски длиной 70 мм и шириной 12 мм при толщине пленки около 0,4 мм. Аналогичные образцы вырезали из полиэтиленовой пленки (марлекс-6050), полученной литьем. Положение а-, -и удиснерсий на температурной шкале определяли по максимумам механических потерь и резкому снижению модуля упругости. Измерения механических характеристик образцов выполняли с помощью торсионного маятника при частоте около 1 гц в интервале температур от —200 до +100°. [c.158]

Исследована область низкотемпературной дисперсии полимеров, в основной цепи которых содержатся последовательности метиленовых групп различной длины, причем движение этих сегментов происходит независи.мо от всей остальной полимерной цепи. Анализ экспериментальных данных температурной зависимости механических потерь, измеренных с помощью торсионного маятника, показал, что низкотемпературная дисперсия, аналогичная у Дисперсии в полиметилене, появляется при —125° только в том случае, когда последовательность метиленовых групп в цепи состоит минимум из 5 групп. [c.163]

Приборы и устройства, используемые в Р. п., широко различаются по виду объектов исследования, его задачам (сравнительные или исследовательские испытания), степени автоматизации измерений и др. Нек-рые приборы для определения динамич. характеристик выпускают в различных странах в промышленном масштабе, напр, торсионные маятники (США, Голландия, ФРГ), в основу конструкторской разработки к-рых ноложен метод свободнозатухающих колебаний реогониометр Вайссенберга (Великобритания), основанный на использовании метода вынужденных гармонич. сдвиговых колебаний прибор Виброн (Япония) для твердых полимерных материалов, основанный на методе вынужденных растягивающих колебаний, и др. [c.175]

Рис. 8.12. Температурная зависимость модуля упругости ВПС состава ч с-ПБ/ПС (модуль измеряли с помощью торсионного маятника Гемана, время статического сдвига составляло 10 с) [201].

Вязкоупругое поведение полибутадиенов, изученное с помощью торсионного маятника и высокочастотного реометра Ферри — Фитцджеральда позволило рассчитать длину участка цепи между зацеплениями М по зависимости упругой податливости при сдвиге и тангенса угла механических потерь от частоты. Зацепления соответствуют минимальному молекулярному весу, при котором значения модулей и податливостей выходят на плато. Ширина и высота зоны плато связаны с числом зацеплений на одну молекулу. Так как является важнейшим параметром, зависящим как от вязкостных, так и от высокоэластических свойств полимеров (причем, согласно работе М р= = 2Ме), то здесь целесообразно привести имеющиеся в литературе данные но этому вопросу. Для полибутадиенов, полученных на бутиллитиевом катализаторе величина оказалась равной 1500, по другим данным — 2200, для ат ктического 1,2-полибутадиена — примерно 1800. Эти величины значительно ниже, чем полученные по точке перегиба на кривой зависимости от М. Так, для полибутадиена, полученного на бутиллитии 82- 18 , выше приведено значение порядка 2800. [c.76]

В другой недавно опубликованной работе методом торсионного маятника были определены температуры стеклования этилен-акрилатных сополимеров и проведено сравнение полученных данных с результатами измерений максимумом механических потерь на приборе Инстропа. На графике Инстрона для сополимера этилена с этилакрилатом Имеется минимальное значение Т , равное —20° С, которое сохраняется при содержании этилакрилата примерно от 40 до 10%. Соответствующая кривая для сополимера этилена с бутилакрилатом проходит через минимум (—50° С) при содержании бутилакрилата около 35 % и затем претерпевает постепенный подъем при згвеличении содержания бутилакрилата. При исследовании эти-лен-этилакрилатного сополимера с помощью торсионного маятника для большей части составов получено постоянное значение Т , равное —125° С, однако для бутилакрилатного сополимера наблюдается плавное возрастание температуры стеклования от —180° С (100% бутилакрилата) до —120° С (чистый полиолефин). Можно полагать, что низкотемпературные переходы связаны с подвижностью метиленовых групп в главных или боковых цепях, а переходы при более высоких температурах являются обычным стеклованием. Постоянство значений Т . для этих и других сополимеров с этиленом вблизи —25° С можно объяснить подвижностью главной цепи и в некоторой степени — наличием разветвлений. [c.464]

Разработан метод измерения кристалличности ПТФЭ, на результаты которого не влияет наличие пустот в нем используется зависимость степени кристалличности от модуля сдвига О, измеренного торсионным маятником [29]. При этом используют полоски одинаковой толщины (цилиндрические стержни менее удобны). Этот метод наиболее полезен в том случае, когда доля пустот значительна, что делает невозможным [c.414]

Наличие ГФП оказывает также большое влияние на другие обычно наблюдаемые в ПТФЭ переходы. Мак-Крам [77], используя торсионный маятник, провел динамические испытания образцов, содержащих 0— [c.421]

Действительное повышение температуры образца, обусловленное гистерезисным нагреванием, согласно уравнению (1), соответствует тому, как податливость потерь меняется с температурой. Эта зависимость имеет качественный характер, так как У" определяется по результатам отдельных измерений, проводимых при помощи торсионного маятника, а не на образцах, подвергаемых исследованию усталостных эффектов. В качестве примера на рис. 22 приведены для ПТФЭ повышение тел.пературы при измерении усталостных эффектов и изменение податливости потерь в том же температурном интервале. [c.434]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология