Динамические свойства вязкоупругих материалов

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]

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]

Реакция вязкоупругого материала на внешнее воздействие решающим образом зависит от соотношения между временными масштабами эксперимента и релаксации как свойства вещества. В зависимости от этого соотношения наблюдаемое поведение исследуемого образца кажется совершенно различным. Но в действительности — это лишь многообразные проявления комплекса вязкоупругих свойств материала. Поэтому необходимым фактором оказывается введение в экспериментальную схему временного параметра. При испытаниях на ползучесть или релаксацию это достигается измерением деформаций или напряжений, изменяющихся во времени. При динамических испытаниях пластмасс, которым посвящена настоящая часть книги, осуществляется периодическое нагружение образца, и роль временного фактора играет частота колебаний. [c.97]

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]

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]

В заключение рассмотрения вопроса о реологических уравнениях состояния, получаемых на основе теорий нелинейной вязкоупругости, следует указать на важность того, чтобы в них входило минимальное число констант это существенно облегчает их экспериментальное определение и, следовательно, практическое использование. Важнейшим способом определения констант в уравнениях состояния является анализ гармонических режимов нагружения с малыми амплитудами. Тогда все обобщения операторного уравнения (1.100) вырождаются в уравнение (1.100) с частными производными вц- и Y,/ П9 времени. Определение констант и а через них набора времен релаксации становится простой задачей гармонического анализа данных, полученных нри измерении динамических свойств материала. Многие важные случаи такого анализа будут рассмотрены в главе, посвященной описанию динамических свойств полимерных систем. [c.175]

Прежде чем начать обсуждение различных методов испытаний на ударную прочность и проводить сопоставление между ними, покажем, что поведение материала при его нагружении определяется в значительной степени не самим уровнем задаваемых напряжений или деформаций, а, скорее, переходным режимом, т. е. длительностью достижения этих напряжений или деформаций. Так, в теории линейной вязкоупругости обычным приемом определения динамических свойств материала является из.мерение его релаксационных свойств затем по экспериментальным данны.м рассчитывается релаксационная функция, а по ней вычисляется динамический модуль Однако в ряде работ - показано, что в этой процедуре скрыты возможности существенных ошибок. Расчет основан на том, что соотношение между напряжением и деформацией, выполняющееся в мо- [c.380]

Левая часть уравнения (6.23) показывает, что жидкость ведет себя как вязкоупругий материал в динамических условиях (или при вибрации). Необходимо установить, каким образом к я С могут быть выражены через известные свойства жидкости. Интересно отметить, что к п С уравниваются, если рассматривать случай безынерционной или медленной осадки плиты. Константа пружины к может быть [c.126]

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]

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]

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]

Изменения вязкоупругих свойств материала, вызванные вибрационным воздействием на полимерную систему, затрагивают довольно широкую область времен релаксации, так что но кинетике тиксотропного изменения значений динамических функций, отвечающих различным частотам, можно косвенно судить о структурных процессах при отдыхе материала. Восстановление измененного деформированием (будь то течение или вибрации с большими амплитудами) релаксационного спектра полимерных систем составляет основу часто наблюдаемых для них тиксотропных явлений. [c.322]

Ферри [2] приводит ряд точных и приближенных соотношений между различными функциями, характеризующими вязкоупругие (или зависящие от времени) свойства материала. Но обычно для определения релаксационного спектра используют результаты измерений зависимости комплексного динамического модуля от частоты. Если образцу задается сдвиговая гармоническая деформация с частотой со, радиан/сек, и если свойства материала описываются линейными соотношениями, то возникающие в образце напряжения также изме- [c.206]

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]

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]

Вид динамической усталости, при котором происходит механодеструкция или имеет место неожиданно большая потеря прочности, называется мастикацией. При мастикации некристаллические тела характеризуются весьма коротким временем релаксации и другими показателями, свидетельствующими о резко выраженном вкладе течения в вязкоупругие свойства материала. Однако это не всегда так, ибо при разрыве первичных связей возникают свободные радикалы, которые затем могут рекомбинировать с образованием различных вторичных макромолекулярных систем. Такую механически инициированную вторичную полимеризацию применяют при промышленном приготовлении новых полимерных веществ, особенно блоксополимеров [c.275]

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]

Результаты измерений динамических функций С ( ) и С" (со) как характеристик вязкоупругих свойств материала также могут быть соотнесены с вязкостью расплава. Так, предельное значение [c.177]

Цель лабораторных испытаний — обеспечить возможность прогнозирования поведения материала в ходе эксплуатации изделия. Однако статические и динамические лабораторные испытания характеризуют комплексные свойства смеси в очень малых и дискретных диапазонах, а образцы для испытаний имеют вполне определенные ограничения. Поэтому необходимо тщательно выбирать условия испытаний и соблюдать осторожность в интерпретации их результатов для того, чтобы измеренное свойство не было просто функцией размера и формы образца, условий испытаний или прибора. Еще раз отметим, что для разработки смесей и их лабораторных испытаний необходимо понимание их основных вязкоупругих и реологических свойств. [c.165]

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]

Полимерные материалы широко применяют для изготовления элементов виброизоляционных, противбударных и других систем защиты изделий и аппаратов от динамических воздействий. Расчет и конструирование подобных систем требуют решения динамических задач вязкоупругости с последующим оптимальным выбором параметров функций влияния и упругих констант полимерного материала. При этом модель виброзащитного устройства наделяют вязкоупругими свойствами, причем связь между усилиями Рл- ( ) И перемещениями , ( ) принимают 110] согласно наследственной теории Больцмана—Вольтерра в виде [c.128]

Развитию традиционно интересного неважного направления—исследованию динамических свойств каучуков и других полимерных систем посвяидены статьи Харвуда и др., в которых рассматриваются новые аспекты этой всегда актуальной проблемы — динамические измерения при больших деформациях, приводящих к кристаллизации, и динамические измерения при наложении стационарного сдвигового поля. В сборник включены также статьи, в которых детально исследуется вопрос о широком комплексе механических и физико-химических свойств стереорегулярных полибутадиенов — нового материала, применение которого чрезвычайно важно для современной промышленности синтетического каучука. В двух работах представлено совершенно новое направление исследований вязкоупругих свойств полимеров, возникшее благодаря успехам в области синтеза моно-дисперсных полимеров. Это дало возможность найти бо- [c.6]

Рассмотрение каландрования с учетом вязкоупругих свойств резиновых смесей является с одной стороны обобщением и развитием гидродинамического метода, а с другой — строится на использовании методов контактных задач теории упругости, теории качения и теоретических основ динамических испытаний резины. Приведенное в работе [5] обобщенное выражение для распорного усилия при каландровании, учитывающее гидростатическую Р и де-виаторную Хуу части нормальных напряжений, может быть использовано для инженерных расчетов. Гидростатическое сжатие, возникающее в результате отклонения реального поведения материала от однородной деформации, может быть учтено введением фактора формы. Формфактор может также учесть и такие сложные явления, как эффект конечных деформаций. Иногда этот учет делают введением дополнительного коэффициента нелинейности в реологическом уравнении для эластичного материала. [c.236]

Данные по податливости при сдвиге полистирола [9] молекулярного веса 16 400 были использованы для оценки свойств полистирольной фазы. Исходя из этих данных, по методу Мае-кава и Яги [10] рассчитывали компоненты комплексной динамической податливости при растяжении, полагая коэффициент Пуассона постоянным и равным 0,5. Хотя для полистирола в застеклованном состоянии коэффициент Пуассона близок к 0,33, это различие не оказывало заметного влияния на результаты расчетов. Данные Плачека и О Рурка [9] были обработаны таким образом, чтобы охватить все области вязкоупругого поведения материала — от текучего до стеклообразного. При этом [c.69]

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]

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]

Динамическими называют условия, при которых внешнее воздействие на пленку изменяется по величине и знаку (циклические напряжения). В таких условиях материал находится в неравновесном, нерелаксированном состоянии, и это можно использовать для определения вязкоупругих свойств. Вязкие или зависящие от времени свойства не фазированы с напряжением, тогда как упругие или мгновенные свойства находятся в фазе с напряжением. Находящееся в фазе свойство называется динамическим модулем, поскольку в этом случае упругая энергия сохраняется и может высвободиться после снятия напряжения. Свойство, находящееся не в фазе, называется модулем потерь, поскольку энергия в процессе вязкого течения переходит в тепло. Такие свойства обычно измеряются в зависимости от температуры и/или частоты. Температуру и частоту можно объединить в едином температурно-временном преобразовании, тогда свойства могут быть измерены в пределах реального времени [23]. На рис. 1.14 показаны кривые анализа механических свойств для ПП. [c.38]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология