Деформация зависимость от времени

Высокоэластическая деформация вызвана изменением конформаций макромолекул и связана с изменением сегментального теплового движения макромолекул в приложенном поле сил. При одноосном растяжении полимера макромолекулы стремятся распрямиться и ориентироваться вдоль направления действия сил. После снятия нафузки под влиянием теплового движения постепенно восстанавливается первоначальная среднестатистическая конформация макромолекул. Время, необходимое для перехода системы в равновесное стабильное состояние (время релаксации), в зависимости от выбранных условий и жесткости макромолекул может составить от 10 с до 10 лет. [c.134]

Чисто эластическое деформирование механически полностью обратимо и не связано с разрывом цепи или ползучестью. Однако в реальном каучуке, как и в любом вязкоупругом твердом теле, энергетическое и энтропийное упругое деформирование представляет собой вязкое течение. Отсюда следуют релаксация напряжения при постоянной деформации, ползучесть при постоянной нагрузке и диссипация энергии при динамическом воздействии. Поэтому при моделировании макроскопических механических свойств вязкоупругих твердых тел даже в области деформации, где отсутствует сильная переориентация цепей, следует использовать упругие элементы с демпфированием, содержащие пружины (модуль G) и элементы, учитывающие потери в зависимости от скорости деформирования (демпфер, характеризующийся вязкостью ti). Простейшими моделями служат модель Максвелла с пружиной (G) и демпфером (ti), соединенными последовательно, и Фохта—Кельвина с пружиной (С) и демпфером, соединенными параллельно. В модели Максвелла время релаксации равно t = t]/G, а в модели Фохта—Кельвина то же самое время релаксации более точно называется временем запаздывания. В феноменологической теории вязкоупругости [55] механические свойства твердого тела описываются распределением основных вязко-упругих элементов, характеризуемых в основном временами релаксации т,-. Если известны спектры молекулярных времен релаксации Н(1пт), то с их помощью в принципе можно получить модули вязкоупругости [14Ь, 14d, 55]. Зависимый от времени релаксационный модуль сдвига G t) выражается [c.39]

Принцип суперпозиции Больцмана. Материалы, для которых зависимость между напряжениями и деформациями включает время, называют вязкоупругими. К та сим материалам относят прежде всего полимерные материалы и их композиции. Для. описания процессов деформирования вязкоупругих материалов Больцман разработал теорию наследственной вязкоупругости, основанную на принципе суперпозиции. Он использовал две гипотезы. [c.5]

Для уже рассмотренного примера углеводородной цепи с длиной развернутой цепи 125,5 нм напряжение достигает величины, необходимой для ее разрыва при условии г> 124,7 нм. Другими словами, лишь 2 из 333 случайных звеньев длиной 0,377 нм направлены перпендикулярно вектору, соединяющему концы цепи, в то время как все остальные полностью выстроены в одном направлении. Даже для такого предельного растяжения функция Ланжевена дает хорошее приближение зависимости напряжение—деформация случайно свернутой цепи. Это становится очевидным при сравнении с так называемым точным решением Трелоара [2с], которое опирается исключительно на геометрическое (и комбинаторное) рассмотрение явления и для которого в случае предельных растяжений имеем [c.121]

Следовательно, увеличение времени действия силы на полимер эквивалентно повышению температуры испытания, и наоборот. Иными словами, один и тот же эффект при механическом воздействии на полимер может быть достигнут медленно действующей силой при низкой температуре или быстродействующей силой при высокой температуре. На этом основан так называемый принцип температурно-временной суперпозиции, связывающий математической зависимостью время действия силы на полимер с температурой. Для появления петли гистерезиса решающее значение имеет соотношение времени действия силы и времени перегруппировок структурных элементов макромолекул (сегментов). На это соотношение можно влиять как изменением времени действия силы, так и изменением температуры, так как релаксационные и гистерезисные явления обусловлены структурными перегруппировками макромолекул. Зависимость проявления релаксационных свойств и гистерезиса от времени действия силы имеет большое значение при работе полимерных изделий или испытании образцов в условиях действия циклических многократно повторяющихся деформаций. Большие гистерезисные потери в первом цикле деформации полимера быстро уменьшаются при проведении второго, третьего и т. д. циклов деформации (рис. 47), После первого цикла деформации структура полимера перестраивается и как бы приспосабливается к новым условиям (величина и время нагружения). Во втором цикле после разгрузки в первом цикле структура полимера не успевает вернуться в исходное состояние, и последующие циклы деформации проходят с уже ориентированным в направлении деформирования полимером, В результате площадь петли гистерезиса уменьшается и механические потери снижаются. Естественно, что такая перестройка характерна для данного вида циклической деформации и при его изменении вновь возрастут гистерезисные потери. [c.102]

Всегда необходимо различать время релаксации 01, характеризующее релаксацию напряжений в образце при заданной деформации, и время упругого последействия 63, характеризующее временную зависимость деформации под действием напряжения. Впоследствии мы узнаем, что в полимере, находящемся в стеклообразном и вязкотекучем состояниях, величина близка к величине 02, тогда как в высокоэластическом состоянии величины и Эд несоизмеримы, и мы должны учитывать только величину 02-Поскольку ясное понимание релаксационных процессов при механическом воздействии на полимерные материалы имеет основное значение, перед рассмотрением вопросов прочности будет [c.95]

Релаксационный характер механических свойств и физических состояний полимеров. Специфика полимеров заключается не только в проявляющейся при определенных условиях способности к большим обратимым деформациям, но также в том, что их механические свойства носят резко выраженный релаксационный характер, т. е. сильно зависят от временной, а в случае периодических деформаций, от частотной шкалы. Эта. зависимость, как и высокоэластичность, является следствием длинноцепочечного строения полимеров и обусловлена необходимостью длительных промежутков времени (времен релаксации) для конформационной перестройки большого числа связанных ме.жду собой структурных элементов цепи при переходе ее из одного равновесного состояния в другое. Время релаксации является функцией температуры и за- [c.40]

Вследствие того, что роль всех указанных факторов резко меняется в зависимости от условий разрушения, обычная прочность при растяжении резин не отражает их прочностных свойств в эксплуатации [1—3]. Действительно, стандартное определение прочности резин происходит при предельно больших деформациях (сотни %) за короткое время, а резиновые иЗ Делия эксплуатируются при значительно меньших деформациях (единицы и несколько десятков % — малые деформации) длительное время. [c.41]

Скорость процесса рекристаллизации в сплавах с добавкой хрома очень невелика, процесс идет вяло, сильно растягивается во времени (при постоянной температуре). Даже при высоких температурах отжига (1100—1150°) продолжительность окончания рекристаллизации обработки в зависимости от степени деформации составляет от 4 до 12 час. и более. Хром повышает температуру рекристаллизации, по-видимому, вследствие его высоких межатомных связей и высокой температуры плавления. В сплавах с титаном процесс рекристаллизации обработки развивается совершенно по-другому позже начинается, идет быстро, интенсивно и полностью заканчивается для всех степеней деформации за время отл и-га до 4 час. Введение алюминия в бинарный сплав никель — хром практически мало сказывается на температуре начала рекристаллизации обработки. [c.111]

При этом вследствие зависимости соотношения необратимых и обратимых деформаций от времени должны быть обязательно заданы скорость и время нагружения (либо скорость деформации и время нахождения при заданной степени деформации), а также время, через которое измеряется остаточная деформация после разгрузки. [c.44]

Выполнение первого условия требует, чтобы зона пластического изгиба простиралась на определенную глубину толщины материала и определенную длину контура. При правке на трехвалковых машинах, в зависимости от относительного радиуса изгиба, длина контура, находящегося в зоне деформации 1 , составляет лишь 2,9—4,2% общей длины контура, в то время как для четырехвалковых машин эта зона составляет 12—20%. [c.56]

В настоящее время разработано достаточное количество моделей коалесценции капли у поверхности раздела фаз жидкость— жидкость. Уравнения моделей выводятся на основе макроскопических балансов массы, силы и энергии и уравнений изменения микроскопических объемов жидкости и изменения поверхностей раздела фаз. Граничные условия и выражения для потока вместе с уравнениями состояния позволяют замкнуть систему уравнений для данной физической ситуации. Однако обобщенная полная система уравнений сложна для решения. Поэтому использование аппроксимирующих решений различной точности является наиболее распространенным методом. К сравнительно простым моделям можно отнести модели жесткой капли и жесткой поверхности раздела [32] и модели с учетом деформации капли и поверхности раздела с образованием углубления в центре капли [33, 34]. В [351 показано, что модели коалесценции, основанные на представлении однородной пленки, отделяющей каплю от поверхности, приводят к степенной зависимости времени коалесценции капли, пропорциональной пятой степени эквивалентного диаметра. Эти модели отрицают влияние разности давлений, возникающих вследствие искривления пленки, и поэтому дают завышенные значения показателя степени. [c.290]

Недетерминированность процесса перемешивания в аппаратах с мешалками, его стохастичность проявляется в том, что время пребывания в аппарате и время жизни частиц перемешиваемой жидкости различно. Это происходит за счет турбулизации потоков мешалкой проскоков, байпасирования части потока и наличия застойных зон молекулярной диффузии и неравномерности профилей скоростей их деформации. Поэтому процесс перемешивания представляет собой вероятностный процесс и для его количественного описания необходимо привлечение статистико—вероятностных методов. Для этого привлекаются внешние (т) и внутренние /(т) функции распределения. Функции распределения устанавливают однозначную зависимость между произвольной частицей потока и некоторым характерным для нее промежуточным временем. [c.444]

Допускаемый размах деформации [е] принимают по рис. 17.11 в зависимости от числа циклов нагружения или числа теплосмен М) за время всего срока службы аппарата, если расчетная температура трубной решетки не превышает значений, при которых должна быть учтена ползучесть материала. [c.373]

Существует критическое минимальное значение напряжения, ниже которого растрескивание не происходит. Значение критического напряжения снижается с увеличением концентрации водорода. На рис. 7.12 представлены такие зависимости для стали 5АЕ 4340 (0,4 % С), насыщенной водородом при катодной поляризации в серной кислоте, затем кадмированной для удержания водорода и подвергнутой действию статической нагрузки. Концентрацию водорода систематически снижали отжигом. Задержка перед появлением трещин связана, по-видимому, с тем, что для диффузии водорода к специфическим участкам вблизи ядра трещины и для достижения достаточной для разрушения концентрации требуется время. Эти специфические участки окружены дефектами, возникающими в результате пластической деформации металла. Атомы водорода из кристаллической решетки, диффундируя к дефектам, переходят в более низкое энергетическое состояние. Тре- [c.150]

Зависимость 1п — т дает прямую линию прп больших значениях т, пз которой могут быть вычислены время отдельного запаздывания (т ) и деформация ползучести I [c.218]

Эти значения подставляют в уравнение (IV.27). Если оно не точно описывает форму экспериментальной кривой, следует построить зависимость 1п Q — — т, чтобы определить значение времени второго запаздывания [х ) и второй деформации ползучести (/г)-Этот график также должен быть линейным прп больших значениях т и условии, что >Т2- Подобно этому, если оказывается необходимым, может быть определено время третьего запаздывания (Тз) путем построения зависимости 1и Q — отт. [c.218]

В какой момент какие условия воздействия становятся критическими для состояния, в котором находится материал. Ввиду того что из множества характеристик полимерных структур выбирается только их деформация, полностью решить эту задачу вряд ли возможно. Компетентное рассмотрение обеих задач, их взаимосвязи и зависимости от других областей науки о полимерах, вероятно, можно найти в энциклопедиях полимеров [1, 2] и частично в специальных учебниках по вязкоупругости [3, 4], механике [5] и физике [6—8] полимеров. Хотя в общем случае первая задача и не может быть решена, в литературе по разрушению (учебники [9—12]) широко и понятно объясняется это явление, которое сводится к процессам, вызывающим наиболее очевидные изменения морфологии образцов во время разрушения. [c.10]

Аналогичным образом можно объяснить зависимость поведения полимерного расплава от действующей скорости деформации у (с ). По мере роста у величина 1/у. определяющая время эксперимента, в течение которого может происходить взаимное перемещение молекулярных цепей, уменьшается это проявляется в уменьшении доли жидкостных свойств расплава и увеличении его эластичности. Поскольку поведение вязкоупругих веществ зависит от значения числа Деборы, свойства таких веществ, зависящие от движения гибких молекулярных цепей, оказываются зависимыми от времени. [c.44]

Описание вязкостных свойств полимерных систем, в форме не зависящей от температуры, имеет важное практическое значение, так как существенно облегчает расчет вязкости и может избавить от необходимости ее опытного определения. Такая температурноинвариантная характеристика полимерных систем получается. при рассмотрении зависимости приведенной вязкости от параметра, определяющего интенсивность деформационного воздействия на полимерные системы. Мерой этой интенсивности может служить соотношение скорости деформации и скорости рассасывания напряжений в деформируемой системе. Так как скорость рассасывания напряжений— величина обратная времени релаксации, то за меру интенсивности деформирования следует принять безразмерный параметр, равный произведению скорости деформации на время релаксации. Хотя полимеры характеризуются совокупностью времен релаксации, но между ними существует однозначная связь. Это позволяет по крайней мере в первом приближении за характерное время релаксации принимать ее начальное значение, равное Ло/ э начальный модуль высокоэластичности (см. ниже). [c.225]

Можно предположить, что при осаждении малой дополнительной массы А/И на одну или обе стороны пластинки, рабочие поверхности кристалла по-прежнему остаются в пучности колебаний, т. е. осажденное вещество не накапливает энергию упругой деформации за время цикла колебаний. Следовательно, осажденное вещество влияет на резонансную частоту только через массу, а параметры вещества, такие как плотность и упругие постоянные, оказываются несущественными. Зависимость частоты колебаний от количества осажденного вещества можно вывести из уравнения (80), если оба части его продифференцировать по 1д и величину приращения толщины кварца Дй, выразить через массу осажденного вещества ДМ и толщину пленки у [304]. Другой вариант решения был предложен Стокбриджем [307], который использовал метод возмущений для анализа поведения пластин резонатора и получил тот же самый результат [c.146]

Наличие релаксации приводит к тому, что для описания механических свойств резины приходится пользоваться неравновесными и равновесными характеристиками. В реальных условиях ие всегда за время эксперимента достигается истинное равновесие. В связи с этим вводится понятие об условноравновесном состоянии, отвечающем моменту выхода зависимости напряжение — время (см. рис. 1.1) ка участок, близкий к линейному [6]. Статическая деформация резины — случай неравновесного деформированного состояния, а равновесная деформация — частный случай статической деформации, когда время нагрулсения стремится к бесконечности. [c.10]

Поскольку необходимо определение функции двух переменных /(Г, (), а эксперимент всегда доставляет только отдельные сечения этой функции при различных фиксированных значениях одного или другого аргумента, возникает проблема минимизации объема экспериментальных измерений, необходимых для получения всей функции / (Г, t). Конечно, в общем случае всегда можно провести большое число измерений, например изотермических зависимостей / 1) при варьировании Т — Т , в широких пределах и, получив достаточное количество сечений / ( , Го,,), построить всю функцию / Т, t). Однако этот путь чрезвычайно трудоемок и малоплодотворен. Гораздо больший интерес представило бы установление связи между нормальными сечениями / (Г, о) и / (Г , трехмерной поверхности, которой можно представить функцию двух аргументов f (Т, t). Очевидно, что если аргументы независимы, то такая связь сзоцествовать не может. Но для очень многих полимерных материалов между аргументами Г и i существует глубокая внутренняя связь. Физическим основанием для этого является то обстоятельство, что характер функции / () определяется релаксационным механизмом деформаций, а времена релаксации, в свою очередь, зависят от температуры. [c.144]

Как ясно из изложенного выше, в методе динамометрического взвешивания Каргина—Соголово нагрев образца между отсчетами деформации проводится в разгруженяолг состоянии. В случае полностью обратимых деформаций за время отдыха между нагружениями предшествующие деформации полностью релакси-руют, и отсчет каждый раз проводится по суш,еству от начального уровня. В случае же необратимых деформаций уровень, от которого ведется отсчет, последовательно понижается в образце возникает лунка, невосстапавливающаяся либо частично затекающая, в зависимости от вязкости материала. Если вязкость полимера невелика, образец мон<ет продавиться пуансоном до основания даже за недолгое время действия груза. [c.31]

Условным пределом ползучести называется такое напряжение, которое соответствует скорости ползучести, равной 10 или 10- мм/( мм-ч), т. е. вызывает деформацию ползучести, равную 1%, за время соответственно 10 000 или 100 000 ч. В зависимости от времени деформации условный предел ползучести обозначается Стпю или 0Л1О- Он определяется опытным путем для каждой 1у арки стали и используется тогда, когда важно ограничить общую деформацию детали. [c.19]

В стадии резитолов уже образованы пространственные сетки, но так как число поперечных связей невелико, то наблюдаются сравнительно большие высокоэластические деформации, причем время релаксации этих деформаций находится в сильной зависимости от температуры, уменьшаясь по мере ее повышения. Так как резитолы при повышенных температурах растворяются в растворителях, способных к образованию водородных связей, то можно было сделать заключение, что связи, ответственные за образование пространственной структуры резитолов, имеют физический характер. Это заключение следовало подкрепить экспериментальными данными — определением энергии связи. Эти данные были получены нри изучении структуры резитолов и резитов. [c.84]

Большими преимуществами обладает метод седиментациониого анализа, предложенный Оденом, который измерял увеличение массы осадка за определенное время в чашечке, опущенной в суспензию. Чашечка была связана с чувствительными весами, по показаниям которых можно было сразу определять зависимость массы осевшего осадка от времени и строить кривую седиментации. В качестве весов Н. А. Фигуровским предложена кварцевая нить, за прогибом которой под действием силы тяжести нарастающего осадка следят с помощью отсчетного микроскопа. Измерения упрон аются, если деформация нити пропорциональна массе (выполняется закон Гука). В настоящее время для этих целей широко пользуются торзионными весами (рпс. IV. 5). [c.201]

Из уравнения (5.3) вытекают частные зависимости для оценки МХПМ при упругих и упругопластических деформациях, а также в режиме динамического деформирования [7, 8]. Интегрирование уравнения (5.3) с учетом уравнений механики деформируемого твердого тела и критериев прочности дает функцию меры повреждаемости П = предельного состояния (долговечность) конструктивного элемента. При упругих деформациях за предельное состояние принимается условие текучести Мизеса. Предельная долговечность определяется по условию потери устойчивости пластических деформаций. [c.301]

В настоящее время в механике сыпучих тел в области исследования деформаций развито целое научное направление, связанное с выявлением общих закономерностей, характеризующих процессы деформации. В [41] получена зависимость изменения коэффициента пористости кварцевого песка во времени. Теория и методика эксперимептальных исследований изменения пористости сыпучих тел во времени под действием собственного веса, внешней нагрузки, а также под действием температуры довольно подробно разработана [42, 43]. Влияние на процесс уплотпенпя сыпучего материала фильтрации через него жидкости или газа экспериментально показано в работе [40]. Во все зависимости [41—43], связывающие пористость сыпучего материала с его объемной усадкой, входит параметр, характеризующий напряженное состояние, предшествующее нагружению. [c.31]

Реакционные трубы эксплуатируются прп 950—1000 С и 2,0—2,5 МПа длительное время (порядка 100 тыс. ч). В условиях длительного воздействия статических нагрузок прп высокой температуре металл приобретает свойство ползучести, т. е. может давать остаточные деформации. Поэтому в расчете на прочность учитывают ползучесть металла [15], а испытания на длптельн5 ю прочность проводят в течение 8000—10 ООО ч и полученную зависимость экстра-пол1фзтот на более длительный срок. Установлено [16], что 75% среднего напряжения, вызывающего разрушение после 10 тыс. ч работы, приблизительно соответствует минимальному напряжению, вызывающему разрушение после 100 тыс. ч работы. [c.148]

На рис. VII. 6,б,й представлена зависимость деформации у модели Кельвина — Фойгта от времени с постоянной нагрузкой р = Pq и изменение деформации после снятия нагрузки. Снятие нагрузки приводит к возвращению тела в первоначальное состояние. В отличие от упругости, характеризуемой. мгновенными деформациями (равновесное состояние достигается со скоростью, близкой к скорости звука в данном теле), эластичность, или упругое [юследействис, проявляется во времени. Чем больше время релаксации деформации, тем больше эластичность тела. В качестве характеристики эластичности часто используют модул11 медленной эластической деформации Ei = Pjy. Как правило, гуковские деформации твердых тел не превышают 0,1%, эластические деформации могут достигать нескольких сот процентов. Такими свойствами обладают, например, полимеры. Эластические деформации имеют энтропийный характер. Растяжение полимеров приводит к статистически менее вероятному распределению конформаций макромолекул, т. е. к уменьшению эитропии. После снятия нагрузки образец полимера самопроизвольно сокращается, возвращаясь к наиболее вероятному распределению конформаций, т. е. энтропия возрастает. [c.363]

Согласно теории Буше—Халпина [69], разрушение эластомеров определяется ограниченной вязкоупругой растяжимостью каучукоподобных нитей. Авторы данной концепции предполагают, что большая часть волокон на вершине растущей трещины натянута до своего критического удлинения Кс,- Образец разрушается при большей деформации Хь, когда <7 волокон разорвутся за время Величины кь и Кс связаны через ползучесть материала и коэффициент концентрации напряжений. Предложенная теория позволяет рассчитать удлинение при разрыве кь, если известна ползучесть. При этом не учитывается зависимость концентрации напряжения от длины растущей трещины или уменьшения долговечности одного волокна в процессе ползучести образца. Предполагается, что все волокна придется вытянуть от практически нулевого удлинения до Кс-В первую очередь это удлинение будет влиять на численные значения д, которые можно рассчитать путем построения экспериментальных поверхностей ослабления материала. Группа из д волокон при статистическом развитии событий, когда разрушение одного из них может повлечь за собой полное разрушение последующего, определяется средней долговечностью < ь>, равной и распределением Пуассона для (ь. [c.91]

На рис. 8.6 показана зависимость концентрации свободных радикалов от приведенного времени Ко М, где /Со —скорость спада числа радикалов при нулевом значении деформации, а М — время с начала деформирования образца. Следует заметить, что деформированием образца в случае ПЭ, ПП, ПЭТФ и ПА-12 достигают одновременно двух целей мгновенного и необратимого уменьшения числа радикалов (в кристаллической части материала) и обратимого, зависящего от [c.240]

Полимерные и композиционные материалы относятся — в соответствии с принятой в настоящее время терминологией [32] — к классу матерпалов с длинной памятью. Это означает, что напряжения в данной частпце в данный момент времени зависят не только от текущих значений деформаций, температуры и других определяющих параметров, но и от значений этих параметров во все предшествующие моменты времени — от истории процесса деформирования данной частицы. Зависимость от истории процесса проявляется, в частности, в том, что в простейших экспериментах на чпстое растяжение имеют место такие явления, как ползучесть и релаксация (ползучестью называют процесс изменения во времени деформаций при иензменных напряжениях, релаксацией — процесс изменения напряжений во времени при неизменных деформациях). [c.53]

Далее для удобства использования расчетные зависимости представлены в виде номофаммы (рмс. 2.41). Номофамма рекомендуется для практического использования. Отличительной особенностью полученных результатов является то, что критическое состояние оценивается не только по максимальной стреле прогиба, как это делается в настоящее время, но и по величине образующей, на которой произошла деформация. [c.151]

В процессе эксплуатации трубчатые змеевики длительное время испытывают действие высоких температур при нагрузках как постоянных, так и изменяющихся во времени. Очевидно к последним следует отнести напряжения и деформации в змеевиках, обусловленные развитием таких критических явлений, как коксообразование на внутренней поверхности, наружное обгорание печных труб и др. В практических случаях повреж-денность таких конструкций оценивается по пределу длительной прочности материала, так как последняя является основной характеристикой раз-рушенм, иллюстрирующей зависимость времени до разрушения от напряжения и температуры [17]. [c.216]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология