Динамические свойства и амплитуда деформации

Рис. 1. Зависимость упруго-гистерезисных свойств резин от амплитуды динамических деформаций (тиксо-тропия наполненных резин)

Выше уже упоминалось, что модуль упругости изменяется при изменении скорости деформации испытываемого образца и что это вытекает из временной зависимости деформации от напряжения. Если напряжение изменяется периодически с относительно малой амплитудой и если известно, как деформация отстает от напряжения, то можно вычислить динамический модуль упругости О и коэффициент механических потерь б, который характеризует способность материала поглощать колебания. Динамический модуль упругости возрастает с повышением частоты синусоидального напряжения, а коэффициент потерь обычно проходит через несколько областей, в которых материал обнаруживает максимальное поглощение колебаний. Эти характеристические частоты соответствуют частотам отдельных атомных групп в цепи. Определение зависимости динамического модуля упругости и коэффициента механических потерь от температуры в диапазоне от очень низкой до близкой к температуре плавления полимера дает представление о температурном интервале, в котором наблюдается увеличение подвижности характеристических групп макромолекул, сопровождаемое заметными изменениями свойств полимера. Этот метод, [c.107]

Подавляющее большинство исследований вязко-упругих свойств было проведено динамическими методами, либо при постоянной амплитуде деформации, либо в сравнительно узком диапазоне изменения последней, так что фактически объектом исследований являлась только частотная зависимость. По зависимости вязко-упругих свойств от величины деформации в настоящее время имеются лишь ограниченные данные. В ряде работ [30—33] показано, что неравновесное напряжение сг(е, t) может быть представлено в виде [c.8]

Пэйн [301] считает, что динамические свойства системы каучук — сажа в высокоэластическом состоянии определяются следующими взаимосвязанными факторами структурным эффектом— возникновением сажевой структуры, обусловливающей жесткость наполненных вулканизатов при малых деформациях гидродинамическим эффектом частиц сажи, распределенных в вязкоупругой среде адгезией-между сажей и каучуком, роль которой возрастает с увеличением степени деформации. На рис. IV. 11 схематически показана зависимость модуля сдвига от амплитуды деформации с учетом трех факторов, перечисленных выше. На этом основании [c.164]

Зависимость динамических свойств от амплитуды деформации. Важным способом исследования изменений релаксационных свойств полимерных систем при повышении интенсивности воздействия [c.318]

Характер изменения компонент динамического модуля С ж С" при увеличении амплитуды деформации для различных частот показан на рис. 3.42, из которого видно, что при увеличении амплитуды сверх некоторого критического значения динамические характеристики начинают снижаться в тем большей степени, чем выше у о-Это — типичное проявление нелинейности механических свойств полимерной системы при интенсивном внешнем воздействии. Поэтому задание колебаний с большими амплитудами, когда 6 ж г зависят от у о, перестает быть адеструктивным методом исследования [c.319]

Уменьшение значений динамических характеристик т] и С полимерных систем с повышением амплитуды деформаций происходит не только тогда, когда колебания создаются в покоящемся материале, но и при одновременном воздействии колебаний и установившегося течения. Из рис. 3.43 видно, что при одной и той же амплитуде воздействие ортогональных колебаний на динамическую вязкость тем меньше, чем выше скорость деформации. Это обусловлено тем, что течение само по себе приводит к снижению динамической вязкости, и поэтому увеличение-амплитуды оказывается лишь дополнительным фактором влияния на релаксационные свойства системы по отношению к более сильному воздействию сдвигового течения. [c.320]

Динамич. методы развиты гл. обр. для двух типов воздействий — гармонических и импульсных. В первом случае изучают температурную и частотную зависимость амплитуды и угла сдвига фаз деформации, поляризации, намагниченности и др. релаксирующих характеристик при синусоидальном воздействии соответствующего силового поля (см., напр., Александрова— Лазуркина частотно-температурный метод. Динамические свойства) во втором случае задают форму, величину, длительность и частоту импульсного воздействия механич. напряжения, напряженности электрич. или магнитного поля и измеряют изменение со временем соответствующей реакции полимерной релаксирующей системы — деформации, поляризации, намагниченности. [c.166]

Модуль G (oj) определяется как отношение составляюще напряжения, находящейся в фазе с синусоидально изменяющейся деформацией, к величине этой деформации. При сравнении различных систем при одинаковых амплитудах деформации он является мерой энергии, запасаемой и освобождаемой за период колебаний в единице объема данного материала. Зависимость упругого модуля от угловой частоты в логарифмических координатах представлена на фиг. 14. Поскольку как G(i), так и G (o>) определяют запасенную упругую энергию, а динамические нз.мерения при частоте (О качественно эквивалентны измерениям неравновесных свойств при t = 1/о), 10 приведенные зависимости являются в первом приближении зеркальным отображением относительно оси. модуля соответствующих зависимостей, описывающих релаксацию напряжения. В частности, когда G(t) изменяется очень медленно, G(t) G (l//), так что значения Gg и Ge, характеризующие поведение материала при высоких и низких частотах, те же самые, что и значения, характеризующие поведение материала при малых и больших временах наблюдения соответственно. [c.46]

Очень важную информацию о механических свойствах и природе полимерных систем в текучем состоянии дают динамические методы исследования, при использовании которых полимеры подвергаются циклическому деформированию. Обычно применяется деформирование (или нагружение) по колебательному гармоническому режиму, когда деформация и напряжение изменяются синусоидально. При этом амплитуда, т. е. величина деформаций, должна быть так мала, чтобы не изменялась структура полимера. Продолжительность циклов (периодов Т — величин, обратных частоте со) варьируется в широком интервале, охватывающем многие десятичные порядки. [c.231]

Динамические механические свойства испытываемого материала обычно выражают в виде зависнмостей О и G" от частоты при постоянной температуре или от температуры при постоянной частоте. Основное отличие динамических испытаний от статических состоит в том, что при статических испытаниях б качестве независимого переменного выступает время, а не частота. Если измерения проводятся в области относительно малых амплитуд деформаций (для пластмасс 0,1 — 1%, для эластомеров 10—100%), то напряжения пропорциональны деформациям. Поэтому различие между статическими и динамическими измерениями в этом случае связано не с принципиальными особенностями поведения исследуемого материала при деформациях разного типа, а лишь с практическими удобствами. В линейной области механического поведения вязкоупругих тел всегда можно установить корреляцию между динамическими и статическими свойствами исследуемого объекта. Гросс приводит следующие формулы, связывающие динамический модуль со статической функцией G t) [c.296]

Вместе с тем известно, что характеристики упруго-гистерезисных свойств зависят от величины деформации увеличение деформации приводит к снижению Е и Е". Найдено даже определенное соотношение между динамическим модулем Е и амплитудой деформации ео [c.179]

Рассмотрим эксперименты подобного рода. При этом важное значение имеет возможность определения границ линейной области деформирования. В согласии с линейной теорией вязкоупругости под линейной областью деформирования следует понимать те режимы деформирования, при которых компоненты комплексного динамического модуля О — модуль упругости О и потерь О" — не зависят от амплитуды деформации уо- Для материала с нелинейными вязкоупругими свойствами компоненты комплексного динамического модуля сдвига не всегда могут быть определены так же, как и для материала в линейной области деформирования. Дело в том, что напряжение и деформация на нелинейных режимах деформирования могут не быть одновременно строго синусоидальными функциями. В этих случаях возможно определение только абсолютного значения комплексного модуля как отношения максимального напряжения к максимальной деформации, а следовательно, и комплексной динамической вязкости. Однако возможны такие нелинейные режимы периодического деформирования, при которых допустимо пользоваться методами линейной теории вязкоупругости, так как вид нелинейной функции, описывающей вязкоупругие свойства полимера, оказывается с достаточным приближением подобным линейной функции [271]. [c.114]

Наиболее распространенными условиями эксплуа тации резин являются такие, при которых нагрузки и деформации далеки до предельных. Например, в динамических (циклических) условиях деформация происходит при сравнительно небольших значениях амплитуды или нагрузки. Ясно, что эксплуатационные свойства, долговечность и надежность изделия будут определяться прежде всего механическими свойствами резины. [c.120]

Для оценки упругих свойств резины определяют величину динамического модуля, в качестве которого условно (пренебрегая сдвигом фаз) принимается отношение амплитуды напряжения к амплитуде деформации [c.337]

На рис. 3.8 показано влияние предварительного дробления сажи на динамические свойства резин. Еще более эффективно дробление сажи в сочетании с обработкой смеси на горячих вальцах из-за повышенного содержания кислорода в дробленой саже. На рисунке видно, что применение дробленой сажи значительно уменьшает структурный эффект при малых амплитудах деформации, а сочета- [c.79]

Динамическая усталость пряжи. Многократное нагружение растяжения или изгиба ведет к динамической усталости материала, сказывающейся в разрушении материала при нагрузке, меньшей разрывной, растяжимость при этом снижается примерно вдвое. Если, при различных величинах нагрузки, амплитуда деформации, частота и температура испытания остаются постоянными, то наблюдается линейная зависимость между логарифмом длительности сопротивления и нагрузкой, что происходит и при статическом утомлении пряжи и других материалов. Поскольку пластические остаточные удлинения пряжи появляются уже в небольших нагружениях, связанных с изменением ее формы и структуры и, аккумулируются при повторных нагружениях, испытание пряжи на разрывных машинах недостаточно для оценки ее свойств в условиях, отвечающих ее рабочему состоянию в изделии необходимо эти испытания дополнять показателями усталостной прочности и ползучести. [c.287]

При симметричном цикле могут быть реализованы два основных режима заданной амплитуды деформации и заданной амплитуды напряжения. В обоих случаях амплитуда напряжений (деформаций), будет, очевидно, зависеть только от упругих свойств (динамического модуля) резины. [c.323]

Для измерения динамического модуля при растяжении используется следующий принцип образец в форме тонкой полоски, моноволокна или пряжи подвергается гармонической деформации растяжения и одновременно измеряется напряжение. Вязкоупругие свойства определяются по отношению амплитуд напряжения и деформации и сдвигу фаз между ними (см. раздел 5.3.1). При этом необходимо учитывать два существенных ограничения при измерениях и расчетах. Во-первых, образец должен иметь сравнительно малую длину, чтобы не было заметного изменения напряжения вдоль образца, т. е. длина волокна должна быть малой по сравнению с длиной волны приложенного напряжения. При самом низком значении модуля, которое может быть измерено, 10 дин/см , и плотности образца 1 г/см скорость продольной волны составит 10 см/с. При частоте 100 Гц длина волны напряжения равняется 100 см. Отсюда верхний предел длины образца при этой частоте равен приблизительно 10 см. Во-вторых, существует предел, налагаемый временем релаксации напряжения, причем ясно, что напряжение, развиваемое в материале, не должно релаксировать полностью. [c.118]

Известен метод измерения динамического модуля при растяжении. Сущность метода заключается в определении упруговязких свойств по отношению амплитуд напряжения, деформации и сдвига фаз. Для этого образец в форме тонкой полоски, моноволокна или пряжи подвергается гармонической деформации растяжения, при этом одновременно определяют напряжение. [c.232]

Представлялось также интересным исследовать свойства уретановых эластомеров (СКУ-ПФД и СКУ-ПФ) в динамическом режиме нагружения. Рассмотрено поведение резин при многократном растяжении с амплитудой динамической деформации 30% и скоростью 500 цикл/мин многократном сжатии, с амплитудой смещения площадки 2,5 мм при статической нагрузке 160 Н и скорости 1040 цикл/мин. Проведены также динамические испытания на удар на приборе Бидермана и на вибраторе резонансного типа нри частоте 10 Гц. Результаты исследования приведены в табл. 42. [c.94]

Сравнение релаксационных свойств кристаллического полиэтилена, полипропилена, сополимеров этилена и пропилена с аморфными образцами в условиях динамического действия синусоидально изменяюш ейся силы с постоянной амплитудой, проведенное Каргиным и сотр. показало, что кристаллические полимеры обладают более широким релаксационным спектром во всем интервале от Тс до Т, , чем аморфные образцы. Сняты кривые зависимости вязкости (текучести) от температуры и от скорости деформации и кривые релаксации напряжения рассчитаны величины энтальпии активации вязкого течения. Зависимость вязкости т] от скорости деформации v хорошо описывается полученным из теории Ри и Эйринга уравнением [c.274]

Экспериментально установлено, что в определенных диапазонах частот динамический модуль упругости не зависит от частоты и в ограниченных пределах зависит от амплитуды колебаний. Это позволяет считать упругую восстанавливающую силу линейно зависящей от деформаций. Однако, упругие свойства резины могут изменяться при ее нагреве в процессе работы. Нагрев резины определяется величинами амплитуды и частоты деформации детали. Учет аналитическим путем всех факторов, влияющих на тепловой режим работы детали невозможен, и они определяются опытным путем. [c.134]

В то время как для ненаполненных полимеров, структурированных или неструктурированных, динамические деформации порядка 1% обычно лежат в области линейности вязко-упругих свойств (и экспериментальные методы, описанные в гл, 6. позволяют проверить эту линейность), вязкоупругие свойства вулканизатов каучука, наполненных сажей, зависят от амплитуды даже при значительно меньших деформациях. Так, например [72,73], С существенно уменьшается с увеличением амплитуды, в то время как О" проходит через слабо выраженный мини.мум при очень малых амплитудах, а затем медленно возрастает вследствие этого увеличение амплитуды приводит к заметному увеличению tg 5. [c.396]

Вследствие релаксационных свойств резин в образцах в процессе испытания средние значения напряжения становятся меньше амплитудных и во времени накапливаются остаточные деформации, приводящие к разнашиванию образцов. Образцы провисают , образуя при этом петлю . Для устранения провисания образцов практически достаточно приложить статическую деформацию ест, близкую по амплитуде к динамической деформации Eq. [c.103]

Аналогично описывается зависимость от времени и температуры податливости при ползучести, если к телу ступенчато приложено напряжение а E t,T) o = t,T). Механические свойства вязкоупругого тела называются динамическими, если механическое воздействие изменяется во времени по синусоидальному закону, Так, если вязкоупругое тело деформируется по синусоидальному закону е(ю) с малой амплитудой, то ответное напряжение будет также синусоидальным, причем его амплитудное значение прямо пропорционально деформации, но с отставанием по фазе на угол б. Ответное напряжение выражается в виде комплексного числа а =<у + 1о", так же как и соответствующий модуль М (( , Т) [c.149]

Наиболее распространенным режимом испытаний на многократное растяжение с асимметричным циклом является режим постоянных максимальных удлинений, который осуществляется на машине МРС-2. Это испытание проводится при постоянной амплитуде и заданной частоте (250 или 500 цикл/мин), а также при постоянном максимальном и среднем значении деформации. Амплитуда динамических напряжений и средние напряжения Оср приобретают при испытании различные значения, зависящие от механических и релаксационных свойств резины. При испытании происходит релаксация напряжения, поэтому среднее напряжение постепенно понижается до некоторого практически постоянного значения. При таком режиме испытания в образце накапливаются остаточные деформации, которые зависят от свойств резины, продолжительности испытания, заданной деформации, частоты и температуры испытания. Остаточные деформации снижают максимальные напряжения при многократном растяжении и повышают кажущуюся динамическую долговечность вследствие уменьшения жесткости условий испытаний это может привести к ошибкам в оценке преимуществ той или иной резины в динамических условиях работы. [c.43]

Частицы наполнителя соединяются в цепочки, которые, в свою очередь, образуют пространственную сетку, пронизывающую весь объем эластомера [13—15]. Структура дисперсной фазы формируется независимо от свойств окружающей среды. Так, у парафина, наполненного сажей ХАФ, динамический модуль снижается с амплитудой деформации в области малых значений последней [16]. Структура наполнителя образуется даже при весьма низком его содержании в эластомере. Так, Виноградов и сотр. [17], изучая реологические свойства иолиизобутиленов, наполненных высокоструктурной ацетиленовой сажей, показал, что сажевая структура образуется при объемном содержании наполнителя в полимере порядка 2,5 7о- [c.133]

Введение. При исследовании реологических свойств текучих полимерных систем экспериментально было установлено соответствие (или корреляция) форм функций, характеризующих их свойства при установившихся режимах сдвигового течения (т. е. зависимостей касательных т и первой разности нормальных а напряжений от скорости сдвига у), и функций, описывающих динамические свойства системы [т. е. С (ш) и С" (<в)]. Вместо напряжений могут рассматриваться их коэффициенты г = т/у и = а/2у , которые сопоставляются с динамической вязкостью ц = С" ( й)/<а и отношением Аа = соответственно. При этом существенно следующее. Зависимость динамических функций от частоты определяется в области малых амплитуд, когда эти функции не зависят от амплитуды, т. е. при малых деформациях. Динамические характеристики сопоставляются с зависимостями, измеряемыми на установивпшхся режимах течения, в условиях, при которых деформации могут быть неограниченно большими. Это значит, что устанавливается корреляция линейных (динамических) режимов с режимами, которые могут быть существенно нелинейными (установившееся течение). [c.303]

Полагая, как и в отсутствие течения, что амплитуда колебаний напряжения изменяется пропорционально амплитуде деформации I, можно обычным способом ввести динамический модуль б и угол механических потерь б. Обе величины и б зависят не только от частоты со, но и от ск Jpo ти сдвига у о установившегося течения, т. е. б = б (<а, у о) и б = б (о, у о)- Зависимости б (у о) и б (у о) отражают влияние течения на динамические свойства системы, которые характеризуются функциями б (со) и б (<а), измеренными при различных значениях параметра у о- Аналогичным образом можно ввести понятие о динамической вязкости в условиях установившегося течения г , которая зависит от уо и (о. [c.313]

Если амплитуда деформацииу о увеличивается, то отклик системы на нагружение постепенно перестает быть линейным, хотя он остается периодическим. Этому отвечает постепенное искажение формы фигуры, получаемой в координатах т — у, как показано на рис. 3.41. Можно ввести усредненные за цикл характеристики динамических свойств материала при больпшх амплитудах деформации, определяемые отношением амплитудных значений напряжения к деформации и площадью фигуры на рис. 3.41, которая имеет физический смысл механических потерь за цикл деформирования. Параметрами системы формы отклика на внешнее воздействие можно считать абсолютное значение модуля [c.318]

В. Филиппов показал , что для многих полимерных систем вплоть до очень больпшх амплитуд порядка нескольких единиц (сотен процентов деформации) кроме первой обнаруживается только третья гармоника, причем отношение амплитуд третьей гармоники к первой не превышает 5%. Это означает, что отклик системы вплоть до очень больших деформаций можно считать линейным и пользоваться для характеристик динамических свойств величинами О ш С", определенными так, как это делается в области малых амплитуд. Увеличение амплитуды приводит к тому, что обе эти величины С ж Сг" становятся зависящими от у о при слабом (часто пренебрежимо малом) отклонении характера изменения напряжения от заданного синусоидального режима деформирования. Такая особенность действия больших амплитуд типична для полимерных систем, способных проявлять очень большие обратимые деформации. [c.319]

При гармоническом режиме динамического нагружения релаксационные свойства резин проявляются двояко , во-впервых, динамический модуль резины, определяемый как отношение амплитуды напряжения к амплитуде деформации, зависит от частоты во-вторых, деформация всегда несколько отстает от соответствующего напряжения и это проявляется в характерном сдвиге фаз между ними. Если напряжение изменяется по закону (1), то деформация в первом приближении может быть описана синусоидой, сдвинутой относительно синусоиды напряжений на некоторый угол ф, называемый углом сдвига фаз, т. е. [c.251]

Очень важную информацию о механиггескггх свойствах и гтри-роде полимерных систем в текучем состоянии дают динамические методы исследования, при которых полимеры подвергаются циклическому деформированию или нагружению- Обычно применяется деформирование (или нагружение) по гармоническому закону, когда деформация и напряжение изменяются ся усоядально. При этом амплитуда, т. е, величина деформаций, должна быть малой. Продолжительность циклов (периодов — величии, обратных частоте) варьирует в широких пределах, составляющих многие десятичные порядки. [c.262]

Подобная картина свойств необходима в широком диапазоне изменений как температуры, так и частоты и к тому же для более чем одной моды деформации, поскольку интенсивность и положения переходов зависят от вида напряжения. На практике применяется растяжение (включая изгиб), сдвиг (включая кручение) и трехосное деформирование. Тем не менее, более естественно подразделение на типы колебаний, а не на виды напря-жения, потому, что виды деформации обусловливают диапазон частот в отличие от методов ступенчатого возбуждения (см. главу 5), которые не имеют подобных резко отличающихся временных интервалов. Основная классификация испытаний включает свободные колебания, вынужденные колебания (резонансные или нерезонансные) и волновое распространение, приближенно перекрывая соответственно следующие диапазоны частот 0,01— 10 Гц 10—5-10 Гц и 5-10 —16 Гц. Аналогичное подразделение имеется в экспериментах по диэлектрической проницаемости. Мостовая техника, соответствующая вынужденным методам механических колебаний, используется на частотах 10—16 Гц. Начиная с 10 Гц, применяются резонансные радиочастотные схемы. Выше 10 Гц начинает доминировать индуктивность, и методы ламповых схем приходится заменять методами распределенных цепей, опирающимися на волновое распространение через диэлектрическую среду. Это соответствует распространению колебаний на ультразвуковых частотах в вязкоупругой среде, причем связанных с теми же самыми экспериментальными трудностями потерь энергии на границах раздела сред, отражением волн, эффектом согласования генератора с образцом и т. п. Как правило, амплитуда возбуждения уменьшается с ростом частоты из-за ограничения энергетических возможностей аппаратуры, но даже на самых низких частотах большинство типичных экспериментов проводится в области линейности. Этим объясняется, почему анализ относительно прост. Значительно более важно то, что функция динамического отклика не определяется через интеграл свертки, так что уникальные среди вязкоупругих функций комплексные модуль и податливость могут быть непосредственно подставлены в качестве упругого модуля или упругой податливости в любые формулы зависимости напряжения от деформации, и для вязкоупругих материалов могут быть выбраны известные решения упругих колебательных систем. Это свойство будет использовано в следующих разделах. [c.61]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология