Динамические вязкоупругие характеристики

Резонансные методы и методы свободных колебаний наиболее просты и обеспечивают высокую точность определения динамических характеристик материала в широком интервале температур. Однако они страдают существенным недостатком, состоящим в том, что частота измерения зависит от жесткости образца, а так как жесткость изменяется с температурой, то измерения проводятся при различных частотах. Поэтому для определения частотной и температурной зависимостей вязкоупругих свойств предпочтительнее использовать нерезонансные методы вынужденных колебаний. [c.118]

Для оценки кинетической гибкости изолированной макромолекулы определяют вязкоупругие характеристики разбавленных растворов при низких концентрациях (с) с последующей экстраполяцией их к с- -0. В качестве таких характеристик используют характеристическую вязкость [г]] (см. гл 6) или характеристические значения составляющих динамического модуля [О ] (модуль упругости) и [С"] (модуль потерь) (с.м. гл 5), определенные в растворителях с вязкостью % при частоте деформирования со [c.98]

Измерения динамических свойств сополимеров, начатые в лаборатории авторов, свидетельствуют о более высоком значении температуры Т , чем указывалось выше. Возможно что Гд зависит также от величины деформации. В настоящей работе эксперименты проводились при деформациях порядка 4%. Другое предположение, сделанное Манке, состоит в том, что температура Тд вообще должна зависеть от временной шкалы измерений, что по необходимости приводит к различию значений Т , полученных из измерений динамических или переходных вязкоупругих характеристик материала. Можно полагать, что начатые исследования динамических свойств сополимеров позволят прояснить ответ на вопрос о природе и значении температуры Тд. [c.222]

Предложенный эмпирический подход к описанию нелинейных вязкоупругих свойств материала ограничен двумя обстоятельствами. Во-первых, таким способом не удается достичь общего представления о поведении материала в различных условиях нагружения при ползучести и упругом восстановлении, а также в сложных режимах нагружения. Во-вторых, данные, полученные при ползучести, не могут быть каким-либо простым способом сопоставлены с характеристиками поведения тех же материалов, получаемыми при измерении релаксации напряжений или при динамических испытаниях. [c.190]

В-третьих, существует очень тесная корреляция между величинами и у динамическими (вязкоупругими, или релаксационными характеристиками полимерных систем, так что Тя может определяться из равенства [c.280]

Затухающие периодические колебания применяют для измерений динамических характеристик пластмасс, прежде всего если затухание мало, и тогда они могут трактоваться как аналог гармонических колебаний измерение же интенсивности затухания колебаний дает дополнительную информацию о свойствах исследуемого материала. Если затухание велико, то этот тип испытаний становится ближе к апериодическому, чем к гармоническому режиму деформаций, и должен рассматриваться общими методами теории вязкоупругости, подобно апериодическим деформациям. [c.106]

Таким образом, оказывается, что измерения предела прочности не характеризуют в достаточной мере условий разрушения материала, которые определяются структурными изменениями при предшествуюшем разрыву нагружении. Известно лишь очень ограниченное число экспериментов, в которых изучалось изменение вязкоупругих свойств полимера при нагружении до разрушения. Тем не менее имеющиеся результаты весьма интересны. Так, Нильсен [3] при исследовании образцов армированного стекловолокном полиамида обнаружил, что при деформациях, предшествующих разрушению, происходит заметное увеличение тангенса угла механических потерь и снижение модуля упругости. Поскольку частично кристаллические полимеры можно рассматривать как двухфазные системы, естественно предположить, что аналогичные изменения механических характеристик должны наблюдаться также в неармированных частично-кристаллических полимерных волокнах. Поэтому мы решили провести систематическое исследование динамических вязкоупругих свойств таких материалов в условиях, приводящих к разрушению образца. [c.42]

В ходе работы использовали как динамический метод анализа, так и измерения вязкоупругих характеристик материала в переходных режимах деформирования. [c.132]

По аналогии с динамическими характеристиками, которые были введены для элемента Максвелла, можно получить соответствующие вязкоупругие функции и для элемента Кельвина — Фойхта [13, с. 138 14, с. 60 15, с. 121] релаксационная податливость [c.42]

Использование вычислительной техники позволяет осуществлять новый экспериментальный метод исследования вязкоупругих свойств полимерных материалов — метод многочастотного динамического анализа (МДА) [172]. При таком подходе в принципе в одном эксперименте может быть получена более полная информация о свойствах исследуемого материала, чем при синусоидальных колебаниях. Это связано с тем, что использование разложения импульса произвольной формы на сумму гармоник (Фурье-спектроскопия) дает характеристики, отвечающие набору частот как основной, так и высших гармоник одновременно. Метод МДА имеет преимущества при измерениях быстро изменяющихся значений вязкоупругих характеристик полимерных материалов в процессах полимеризации, отверждения, кристаллизации и т. п. Очевидно, что наибольшей информативностью будет обладать сигнал, имеющий одинаковую амплитуду для каждой гармоники. [c.102]

Так как ни одна из этих простейших моделей не может полностью даже качественно описать температурную зависимость вязкоупругих характеристик смесей полимеров в широком интервале концентраций, была предпринята попытка дальнейшего усовершенствования метода составных образцов. Для этого был взят более сложный составной образец, поперечное сечение которого изображено на рис. II. 25, б. В качестве высокоэластического компонента использовался вулканизат каучука СКИ-3, а в качестве твердого компонента — ПВХ. Были получены температурные зависимости динамического модуля Е как для отдельных компонентов, так и для их смеси (рис. 11.29). Расчетная температурная зависимость модуля Е определялась из уравнения [c.187]

Для изучения реакции ТРТ на циклическое нагружение используются динамические испытания. Часто для циклического нагружения применяется нагрузка регулярной синусоидальной формы. Получаемая при этом информация полезна для оценки вибрационных характеристик конструкций, вязкоупругих свойств топлива, вибрационного горения, характеристик демпфирования материала и срока службы ТРТ при усталостных нагрузках. [c.51]

Важной разновидностью измерения динамических характеристик вязкоупругих материалов по методу вынужденных колебаний является вариант, когда пластина А закрепляется неподвижно, а задается сила /, действующая на пластину В по закону [c.122]

По аналогии с динамическими характеристиками, которые были введены для элемента Максвелла, можно получить соответственно вязкоупругие функции и для элемента Кельвина—Фойхта - 1 [c.32]

Согласно модели ожерелья (теории КСР) полимерная цепочка, обладающая спектром времен релаксации, не проявляет аномалии вязкости, равно как и нормальных напряжений. Поэтому, как и в линейной теории вязкоупругости, при рассмотрении этой модели вопрос о корреляции динамических и стационарных характеристик системы решается отрицательно, за исключением тривиального случая т] (0) = Tio, когда са ->0. [c.308]

Если цепь становится очень короткой в том смысле, что она не может трактоваться как совокупность статистических сегментов, весь аппарат рассмотренных выше теорий становится в принципе непригодным для расчета вязкоупругих свойств полимерной системы. В этом случае для описания релаксационных свойств макромолекул нужна иная механическая модель. Такая модель, предложенная Дж. Кирквудом и П. Ауэром (модель КА), основанаТна рассмотрении макромолекулы в растворе как жесткой палочки. Очень близкие результаты получаются, если суспензию жестких палочек заменить суспензией эллипсоидальных частиц удлиненной формы. Пример динамических характеристик такой системы согласно расчетам, основанным на модели КА, показан на рис. 3.6. Если сравнить рис. 3.4 и 3.6, то становится совершенно очевидным различие в предсказаниях теорий статистических клубков (модели КСР и КРЗ) и жестких частиц (модель КА). [c.252]

Для иллюстрации зависимости фактора сдвига от частоты были вычислены значения функции lg аг(со) при различных температурах тройного блок-сополимера строения полистирол — полибутадиен — полистирол при двух частотах 10 и 10 Гц со значениями = 0,7 и — 0,3. Большинство лабораторных методов измерения механических характеристик вязкоупругих материалов укладывается в этот диапазон частот, причем верхняя область перекрывается динамическими испытаниями, а нижняя — исследованиями переходных ре жимов. [c.69]

Такой характеристикой вязкоупругих свойств растворов является, например, динамическая вязкость, поскольку ее удобно рассматривать в виде зависимости г /г , от (Ойс, где т) — начальное значение [c.265]

Другой метод оценки влияния давления на времена релаксации состоит в определении повышения температуры, которое компенсирует увеличение давления, возвращая измеряемую характеристику вязкоупругости в ее прежнее положение на шкале времени. Это можно получить путем динамических измерений при некоторой частоте [79]. Если принять, что постоянство / соответствует постоянству времен релаксации, то условие для одновременного увеличения температуры и давления имеет вид [c.271]

Таким образом, сопоставление т] (у) с 1т) (ш) при у — остается в настоящее время наиболее достоверным эмпирическим методом корреляции динамических и стационарных характеристик полимерных систем. Этот важный и справедливый в огромном числе случаев экспериментальный факт должен явиться критерием для оценки адекватности предлагаемых новых феноменологических или молекулярно-кинетических моделей, а также для проверки корректности подбора функций, характеризующих вязкоупругие свойства тех или иных конкретных материалов. [c.312]

Исходя из общих уравнений теории линейной вязкоупругости, равновесная податливость может быть также выражена непосредственно через экспериментально измеряемые характеристики системы функцию релаксации ф (i) или компоненты динамического модуля. Так, справедлива следующая формула, с помощью которой равновесная податливость выражается через релаксационную функцию [c.376]

Известно очень ограниченное число исследований, посвященных изучению динамических свойств эластомеров при средних и больших деформациях. Однако выполненные работы позволяют сформулировать некоторые экспериментально доказанные факты. Так, установлено, что зависимость динамических свойств от температуры и скорости деформации подчиняется соотношению Ферри [1], а именно семейство кривых, характеризующих зависимости напряжений от скорости деформации при различных температурах, может быть совмещено в одну обобщенную характеристику путем сдвига первичных кривых вдоль оси логарифма скорости деформации величина сдвига зависит от температуры, причем при надлежащем выборе температуры приведенная зависимость величин сдвигов от температуры описывается таким же общим соотношением, как и вообще температурная зависимость вязкоупругих свойств различных полимеров. [c.181]

Величину т1о при этом можно найти как отношение (С /<в) при малых частотах со, когда модуль потерь пропорционален со. Поэтому как так и т]а может находиться по результатам измерений динамических характеристик вязкоупругих систем при малоамплитудных гармонических колебаниях. [c.280]

Изучение динамических вязкоупругих свойств растворов макромолекул, как сравнительно низкочастотных и крупномасштабных (динамическое двойное лучепреломление в стационарном потоке), так и высокочастотных и мелкомасштабных (диэлектрическая ралаксация, высокочастотная динамическая вязкость — сдвиговая и объемная) указывает на необходимость введения важной динамической характеристики макромолекул - внутренней вязкости. Эта характеристика учитывает дополнительные внутрицепные процессы диссипации энергии, не связанные непосредственно с наличием внешней вязкой среды (матрицы, растворителя). Ш существование внутренней вязкости впервые указано В. Куном и Г. Куном. [c.47]

В рассмотренных выше теоретических предпосылках совершенно не учитывается анизотропия вязкоупругих свойств исследуемых материалов. Поэтому нами использовались эмпирические зависимости, связывающие параметры распространения упругих волн с искомыми характеристиками, определенными из механических испытаний, так как упругие характеристики полимерных материалов при механических испытаниях в значительной степени зависят от уровня прикладываемых нагрузок и скорости нагружения. В практических инженерных и технологических расчетах, как правило, используются параметры полимерных материалов, определенные из соответствующих ГОСТов. Кроме того, ГОСТом нормированы прикладываемые нагрузки и скорость нагружения, что весьма важно для получения однозначных результатов разными авторами. При сопоставлении статического и динамического модуля упругости за основу принимается модуль, полученный в соответствии с ГОСТом. [c.146]

Как хорощо известно, полной характеристикой вязкоупругих свойств материала является его релаксационный спектр Я(0), связанный с частотной зависимостью динамического модуля упругости 0 (о)) соотнощением [c.103]

Полидисперсность (ширина и тип ММР) оказывает влияние и на другие характеристики вязкоупругости. Показано [122], что характерное время релаксации линейного полимера зависит от молекулярной массы в той же степени, что и наибольшая ньютоновская вязкость. Так называемый коэффициент темпа снижения динамической вязкости уменьшается с возрастанием полидисперсности, но для широкого ММР практически не зависит от него. Влияние показателей молекулярного строения полимеров на характеристики вязкоупругости схематически показано на рис. 5.1. [c.203]

Динамические измерения. Для определения вязкоупругих характеристик образцов использовали эластометр с прямым отсчетом Vibron (производства фирмы Тоуо measuring o., Instrumenti Ltd. , Япония). [c.84]

Испытания посредством динамического механического анализа (ДМА) позволяют определить модули потерь и упругости, а также тангенс угла потерь как функции температуры, частоты и/или времени. Соответствующие графики представляют вязкоупругие характеристики полимера. Поскольку характер молекулярного движения в образце изменяется с температурой (или частотой), происходит переход в другое фазовое состояние. Наиболее важные температуры переходов — это температура стеклования, Т , и температура плавления, Т . Кроме того, может существовать несколько субтемператур стеклования, которые также имеют большое значение при определении трещиностойкости материала. В тех температурных диапазонах, в которых наблюдаются изменения в характере молекулярного движения, некоторые механические параметры, например, модуль упругости, быстро уменьшаются с увеличением температуры (при постоянной или почти постоянной частоте) или увеличиваются с ростом частоты (при постоянной температуре). Поэтому испытания методом ДМА (в рамках теста ASTM D4065 [30]) позволяют определить температуры переходов, модуль упругости и модуль потерь в широком интервале температур (от -160° до температуры де- [c.318]

Существенное обобщение модели КСР было достигнуто ее распространением на случай больпшх деформаций. Это потребовало введения дифференциальных операторов, рассматриваемых при анализе кинематики сплошной среды и использованных для построения нелинейных теорий вязкоупругости. Этим способом были получены все те же результаты, что и при обсуждений феноменологических моделей. Такой подход предполагает решение проблемы корреляции динамических и стационарных характеристик вязкоупругих свойств полимерных систем не в рамках собственно молекулярных представлений, а путем привлечения идей о геометрической нелинейности как причине наблюдаемых эффектов. Поэтому естественно, что применение яуманновской производной в модели КСР приводит к соотношению т] ( i) = TI (y) при = Y, а использование тензоров Грина и Фингера для описания больших деформаций — к получению соотношений, вытекающих из теории И. Пао. [c.308]

Известно, что результаты определенных реологических измерений вязкоупругих характеристик растворов, расплавов или твердых образцов могут быть использованы для расчетов спектров времен релаксации и запаздывания, так называемых распределений по временам релаксации или запаздывания (РВР) [61]. Помимо динамических измерений, для указанных целей исследуют главным образом релаксацию напряжений. Созданы приближенные методы, позволяющие преобразовать кривую релаксации напрялсений Е ( ), которая, очевидно, представляет собой набор времен релаксации Тг [c.285]

Одним из таких методов является использование торсионного маятника, в котором торсион изготавливается в виде пучка волокон, пропитанного исследуемым составом (метод ТВА) [164]. Положительно себя зарекомендовал метод вынужденных гармонических колебаний, реализованный в реогониомет-рах различных типов, а также виброреометрах типа ВР [165] и приборе типа ДХП [166], позволяющих регистрировать абсолютные значения вязкоупругих характеристик структурирующихся систем на любой стадии процесса. Дальнейшее совершенствование метода динамических испытаний связано с использованием вычислительной техники. [c.95]

НЫХ характеристик вязкостных свойств растворов указывалось, что безразмерный аргумент должен иметь вид уЦо/Оо). Для динамических функций аналогичную роль играет аргумент 1( т]о//1(с)1. Отсюда очевидна тождественность Од (с) и (с). Нетрудно показать, что эта же функция должна использоваться в качестве нормирующего параметра для О и С" при вытаслении приведенных значений этих величин, а также при нормировке релаксационного спектра, размерность которого такая же, как и модуля. Справедливость такого подхода иллюстрируется рис. 3.15, представляющим собой обобщение экспериментальных данных по релаксационным (вязкоупругим) свойствам большого числа разнообразных растворов полимеров, полученных при варьировании концентрации в широких пределах. [c.266]

Обобщение линейной теории вязкоупругости на случай больпшх деформаций позволяет рассмотреть вопрос о возможных формах корреляции стационарных и динамических характеристик полимерных систем. Как указывалось в гл. 2, в зависимости от формы примененного дифференциального оператора получаются различные предсказания относительно формы зависимостей т(у) и о (у). Однако при этом функции G (са) и G" (со) оказываются инвариантными к способу описания нелинейных эффектов при установившемся течении. Поэтому применительно к рассматриваемой проблеме корреляции динамических и стационарных характеристик полимерных систем использование дифференциальных операторов сложного строения позволяет модифицировать теоретические предсказания относительно стационарных характеристик, т. е. функций т (у) и а (у), но не влияет на вид функций G (са) и G" (со), которые определяются только выбором значений констант используемой реологической модели. [c.304]

Разработанный в нашей стране прибор Вискоэл" предназначен [35] для одновременного и раздельного экспресс-контроля в динамическом режиме вязких и упругих характеристик полимерных материалов в диапазоне от 10 до 10 Па. Прибор состоит из двух блоков - измерительного и вибродатчика, представляющего собой двойную электродинамическую систему. Подвижные катушки систем соединены жестким штоком, к которому крепится зонд, вводимый в полимерный материал. Катушки, шток и зонд совершают синхронные движения в осевом направлении под действием синусоидального электрического напряжения, подводимого к силовой катушке. Так как в процессе измерений амплитуда колебаний зонда поддерживается постоянной, то величина напряжения, подводимого к силовой катушке, пропорциональна вязкоупругости материала. Поскольку амплитуда колебаний зонда мала (25 мкм), в процессе измерения [c.456]

Эксперимент показывает, однако, что введение в концентрации в первой степейи не обеспечивает в общем случае получения концен-трационно-инвариантной характеристики динамической вязкости. Поэтому, придерживаясь эмпирического подхода к построению концентрационно-инвариантных характеристик вязкоупругих свойств полимерных систем, в качестве аргумента этих зависимостей следует использовать функцию [c.265]

Форма зависимостей т (у) и ст(у) определяется релаксационными свойствами системы. Использование яуманновского оператора позволяет естественным способом предсказать такие важнейпше свойства полимерных систем, как нелинейный характер функции т (у) и не вадратичный характер функции ст (у), связав эти явления с релаксационными свойствами материала эти эффекты возникают всегда, когда система проявляет вязкоупругие свойства, а корреляция динамических и стационарных характеристик являетс>я свойством, внутренне присущим всем вязкоупругим жидкостям. [c.305]

С иных позиций проблема соответствия динамических и стационарных характеристик полимерных систем рассматривается Ф. Бики, который исходит из модели пористого молекулярного клубка, вращающегося в потоке при сдвиговом течении. Как это было показано при рассмотрении вязкоупругих свойств такой модели (см. раздел 1.3 настоящей главы), колебания сегментов обусловливают как эффект аномалии вязкости, так и возникновение релаксационного спектра. Это приводит к простой форме корреляции между зависимостями 303 [c.308]

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]

Таким образом, зная частотные зависимости компонент комплексной вяркости, можно вычислить компоненты коэффициента динамических нормальных напряжений. Это очень важное достижение теории, особенно если учесть, что т] (со) и т]" (оо) сами определяются одной общей характеристикой вязкоупругих свойств материала — его релаксационным спектром. Оказывается, что релаксационным спектром вполне определяются и динамические нормальные напряжения. [c.345]