Модуль упругости аксиальный

Этот прибор (см. рис. VI.II) состоит из привода, который создает аксиальные смещения при одной из четырех строго фиксированных частот (3, 5, И. 35 или ПО Гц), датчиков деформаций (смещений) и напряжения (силы) и электрической схемы, которая позволяет находить значения модулей упругости и потерь, а также tg6. Чувствительность датчиков деформации Ы0 см, силы 5-10 Н. Образцы, используемые для испытаний, приготавливаются в виде волокон или пленок длиной от 2 до 6 см и толщиной около 0,1 см. Термостатирующая камера позволяет проводить испытания в диапазоне температур от —160 до 250 °С. Область измеряемых значений модуля 0 —10 Па, а tg б — от I-IQ- до 1,7. Этот прибор особенно удобен для сканирования по температуре при фиксированной частоте, что позволяет быстро проводить серийные измерения и определять области температурных переходов. [c.141]

Высокие значения модуля упругости и прочностных характеристик вытянутого полимера в аксиальном направлении, во много раз превосходящие соответствующие параметры для изотропного материала, важны для практического использования волокон и пленок. Спряденные волокна и сформованные пленки не обнаруживают ни высоких значений модуля упругости, ни большой прочности в аксиальном (или машинном) направлении. Последующая вытяжка, т. е. пластическая деформация, придает изделиям их полезные механические свойства в направлении вытяжки. [c.206]

Данные рис. Х.З показывают, что для ПЭ аксиальный модуль упругости при повышении степени вытяжки возрастает, при этом зависимость отклоняется от линейного хода [И—22]. Максимальная степень вытяжки и максимальный модуль упругости зависят от молекулярной массы [18], молекулярно-массового распределения [13], температуры [16а] и скорости вытяжки [16а] (рис. Х.4]. Для каждого значения молекулярной массы и молекулярно-массового распределения существует оптимальная температура и скорость вытяжки, при которых достигаются наибольшие значения модулей упругости. Слишком высокая температура позволяет реализовать очень большие степени вытяжки, но при этом не происходит увеличения модуля упругости. Высокая скорость вытяжки приводит к разрушению образца задолго до достижения максимальной степени вытяжки, соответствующей выбранной температуре деформирования, что в свою очередь не позволяет достичь максимально возможных значений модуля упругости. [c.208]

Рис. х.6. Возвращение значения аксиального модуля упругости Е, увеличение плотности и интенсивности акустических мод в лазерном комбинационном рассеянии у сильно вытянутого линейного ПЭ в процессе выдержки при комнатной температуре после отжига [26]. [c.210]

Каким образом фибриллярный материал деформируется пластично Прежде всего следует рассмотреть чрезвычайно анизотропный материал с очень высоким значением модуля упругости в аксиальном 216 [c.216]

Вклад сдвиговой деформации фибрилл в удлинение образца пренебрежимо мал. Но даже при самом малом, например, на 100 нм, сдвиговом смещении микрофибрилл существенно увеличивается доля проходных цепей, связывающих соседние микрофибриллы. Как изображено на рис. Х.12, смещение материала кристаллических блоков, которые скреплены межфибриллярными проходными цепями, простирается на 100 нм по длине связывающей проходной цепи. Это возможно осуществить только вытаскиванием из блоков части молекулы длиной в 100 нм, т. е. разворачиванием 100 hm/L частей. Такая длинная проходная цепь пересекает 100 hm/L дополнительных аморфных слоев и, следовательно, действует в таком большом числе слоев как новая проходная цепь. Доля сложенных стержней уменьшается на ту же самую величину. Такое увеличение аксиальных связывающих элементов приблизительно пропорционально Происходящее уменьшение числа складок повышает аксиальное усилие, приходящееся на единицу площади поперечного сечения волокна, и, следовательно, увеличивает аксиальный модуль упругости. [c.218]

Релаксация проходных цепей уменьшает эффективность аксиальной передачи усилия через аморфные слои и, следовательно, понижает модуль упругости вытянутого образца. Эффект выражен сильнее в случае, если образцу не мешают сокращаться. Но он также присутствует при несколько более высокой температуре и большем времени отжига при закрепленных концах образцов. [c.224]

Поскольку эпитаксиальная кристаллизация, вероятно, требует меньшего соседства цепей и включения в процесс более коротких сегментов цепи, чем образование более длинных аксиальных мостиков, она протекает существенно быстрее. На это указывает тот факт, что интенсивность акустических мод лазерного комбинационного рассеяния возрастает приблизительно в 10 раз быстрее, чем повышаются плотность и модуль упругости (последнее связано с образованием лентообразных кристаллических мостиков). [c.227]

В этом случае кристаллические цепи, окружающие каждый дефект, деформируются больше, чем цепи, расположенные в областях, свободных от дефектов. Следовательно, вклад первых в аксиальный модуль упругости оказывается большим (не пропорциональным их доле), что уменьшает влияние некристаллических включений. [c.233]

Третья — композитная — модель менее реалистична (рис. Х.16). Она приспособлена, главным образом, для адекватного описания зависимости модуля упругости ПЭ от степени вытяжки. В модели длинные иглообразные элементы, полностью выстроенные и имеющие идеальное значение погружены в совершенную аморфную матрицу с модулем Еа- Для такой системы аксиальный модуль упругости может быть записан в форме [c.234]

Внедрение кристаллических блоков в аморфную матрицу приводит к возникновению новых квазикристаллических мостиков, связывающих блоки через аморфные слои. Это эквивалентно увеличению числа элементов, по которым происходит передача усилия, дополнительно к элементам, обусловленным растяжением межфибриллярных проходных цепей. Такое изменение структуры приводит к более сильному, чем линейное, увеличению аксиального модуля упругости со степенью вытяжки несмотря на то, что при этом происходит более медленное, чем линейное, увеличение числа натянутых проходных цепей, обусловленное конечной длиной макромолекул. [c.236]

При образовании мостиков возрастает аксиальный модуль упругости и устойчивость образцов к сокращению растет при последующем отжиге вплоть до температуры плавления этих мостиков. Но их жесткость также вызывает эффект расщепления образца при изгибе. Восстановленный образец очень хрупок и при сильном изгибе необратимо расщепляется на фибриллярные элементы, поскольку ранее существовавшие совершенно гибкие межкристаллические пучки натянутых проходных цепей заменяются теперь на жесткие кристаллические мостики. [c.238]

По поводу фактора ударной нагрузки мы должны повторить в сущности те же указания, которые были рассмотрены в гл. III (стр. 160). Если время воздействия силы (частота ее приложения) меньше периода релаксации, жесткость зацепления будет расти но мере увеличения частоты. Это соответствует высокоскоростным режимам работы зацепления. Ударные нагрузки тем более вредны, чем выше скорости приложения нагрузки. Если время воздействия силы больше времени релаксации, неизбежно понижение модуля упругости, а следовательно, создаются условия для повышения абсолютной прочности нри ударной нагрузке. Если повторные ударные нагрузки представляют собой пример вибрационных (как в плоскости зацепления, так и по аксиальной координате), то в этом случае вступает в силу следующее правило, подтверждаемое всем опытом применения полимерных материалов в зубчатых передачах полимерные материалы способны гасить резонансные пики гармонических колебаний зубчатых колес как в плоскости зацепления, так и в перпендикулярном к ней направлении. [c.338]

Вопрос о наличии КВЦ в полимерах, закристаллизованных из деформированных расплавов, является одним из самых принципиальных для ориентационной кристаллизации. Прямые наблюдения КВЦ в таких полимерах отсутствуют. Наличие высокотемпературного эндотермического пика в термограммах образцов представляется довольно убедительным аргументом в пользу существования КВЦ. Однако самое убедительное свидетельство наличия каркаса из КВЦ — неизменность модуля упругости и размеров образцов при нагревании почти до Гцл КВЦ [79]. В обычных ориентированных образцах модуль резко падает при нагреве до температур близких к Гпл КСЦ, причем сами образцы сокращаются в 20—30 раз — в зависимости от исходной вытяжки. По-видимому, полимеры, получающиеся в результате ориентационной кристаллизации в условиях значительного разворачивания макромолекул, можно рассматривать, как са-моармированные системы, в которых КВЦ играют роль жесткого наполнителя (см. рис. 1.15,г). Их присутствием объясняют высокие модуль упругости и прочность в аксиальном направлении, а также небольшое удлинение до разрыва. [c.61]

Рассмотрим конкрегный пример, Кольцо из ковара впаяно внутрь стеклянной трубки из стекла корнинг 7040. Размеры спая (конфигурация которого показана на рис. 2-68) следующие а=17 мм-, 6 = 18 мм-, с=20 мм. По табл. 2-29 находим, что разность значений теплового расширения б в этом случае составляет 00, 80 Г0 , т. е. спай относится к типу Ог (табл. 2-28). В таком спае растягивающее напряжение возникает в тангенциальном и в аксиальном направлениях 1(табл. 2-30). В рассматриваемом с учае модуль упругости = ковар= 1,4 10 кгс(мм -, 2 = стекло = = 0,6 10 кгс/мм и коэффициент Пуассона 0=0,3. Для подсчета величины напряжений, возникающих иа поверхности контакта между стеклом и металлом, принимаем г=Ь. С помощью формул, взятых из [c.106]

Несмотря на огромный технологический опыт и успехи в области производства материалов с высокими значениями модуля упругости и прочности в аксиальном направлении, недавние лабораторные эксперименты по вытяжке полиэтилена (ПЭ) [И—15], полиоксиметилена (ПОМ) [17] и полипропилена (ПП) [16, 16а] достаточно наглядно продемонстрировали, что имеется резерв для улучшения характеристик материала путем изменения температуры, скорости и степени вытяжки. Были получены изделия, модули упругости которых составляют 30—50 % от значения модуля упругости идеального кристалла. Это означает, что у сверхвытянутых волокон аксиальное нарушение кристаллической решетки аморфными слоями существенно меньше, чем в обычных волокнистых материалах, у которых, как правило, значение модуля не превосходит 10 % от модуля упругости идеального кристалла. [c.206]

Обработанные так образцы вообще жиге, даже если их концы свободны, чения аксиального модуля упругости тяжке [27]. Неясно, что произойдет, до еще более высоких температур, приближающихся к Т - Поскольку значения модулей упругости непосредственно после охлаждения до комнатной температуры не измерены, то нет и данных о временной зависимости модуля упругости при хранении образца при —20 °С. Неясно также, реализуется ли начальное падение модуля упругости и его медленное восстановление, как в случае отжига образцов с закрепленными концами. Отсутствуют также детальные сведения об изменениях в картине МУРРЛ и комбинационного лазерного рассеяния в начальный период хранения после отжига. Важное свойство таких образцов состоит в следующем если их изогнуть на относительно небольшой угол, то они расщепляются необратимо на индивидуальные фибриллярные элементы и становятся непрозрачными. Эф4 кт необратим образцы не возвращаются в исходное состояние. [c.210]

Для образцов ПЭ, полученных экструзией через коническую фильеру [15], вблизи свойства экструдатов очень близки к свойствам образцов, получаемых методом сверхвытяжки. И при плунжерной 27а] и при гидростатической экструзии [27Ь] при низких температурах получаются изделия со свойствами, характерными для вытянутых образцов, но в случае гидростатической экструзии достигаются большие степени вытяжки и более высокие значения аксиальных модулей упругости [27Ь]. Аксиальный модуль упругости в отдельных случаях достигает значения 70 ГПа. Получаемые образцы прозрачны, у них обнаруживается меридианальный максимум в МУРРЛ, по которому оценивают значение большого периода Ь. Последний зависит от температуры экструзии. Аксиальная когерентность кристаллической решетки, оцениваемая по ширине рефлексов высших порядков в ШУРРЛ, много больше, чем Ь, что указывает на возникновение аксиальных кристаллических связей между соседними блоками со сложенными цепями. [c.210]

Разворачивание цепей при вытягивании микрофибрилл приводит к появлению большого числа внутрифибриллярных натянутых проходных цепей, соединяющих и скрепляющих в аксиальном направлении кристаллические блоки. Их эффективная доля, иными словами, доля, рассчитанная на аморфный слой, увеличивается с числом аморфных слоев, пересекаемых проходными цепями, т. е. чем дальше они распространяются от тех двух блоков, которые скреплены ими. Простое следствие геометрии деформации состоит в том, что число проходных цепей увеличивается со степенью вытяжки при образовании микрофибриллы и что большинство из них локализуется на внешней границе микрофибрилл [37] (рис. Х.9). Наиболее важное проявление такого аксиального соединения кристаллических блоков через аморфные слои проходными цепями — это увеличение аксиального модуля упругости и прочности микрофибриллы. [c.215]

Следовательно, с увеличением температуры и скорости вытяжки деформация кристаллических блоков окажется меньшей, и реализуется более легкое смещение фибрилл. При этом наиболее вероятно, что поведение микрофибрилл внутри фибрилл будет промежуточным. Доля межфибриллярных проходных цепей возрастает слабее, чем линейно, с повышением степени вытяжки, и образование квазикри-сталлических мостиков между следующими друг за другом блоками каждой микрофибриллы значительно затруднено. В результате аксиальный модуль упругости возрастает слабее, чем линейно, со степенью вытяжки. При очень высоких значениях температуры и скорости вытяжки в конечном счете модуль упругости перестанет зависеть от степени вытяжки (появится плато). [c.220]

Суммируем эффекты, возникающие при аксиальной пластической деформации волокнистой структуры, с позиций микрофибриллярной модели. Вначале фибриллы смещаются аксиально на один или несколько микрон. Изменение положения их центров может быть более или менее точно описано с помощью афинного преобразования. Любая проходная цепь, связывающая две соседние фибриллы, растягивается на общую длину обоюдного перемещения рассматриваемых фибрилл. При этом перемещении каждая фибрилла подвергается сдвиговому усилию, которое приводит к аксиальному смещению микрофибриллы приблизительно на 100 нм. Такой эффект приводит к чрезвычайно сильному растяжению межфибриллярных проходных цепей и, следовательно, усиливает их роль в аксиальных механических свойствах образца. Общее число проходных цепей, приходящееся на аморфный слой, приблизительно прямо пропорционально степени вытяжки. Сдвиговое смещение микрофибрилл вызывает возникновение сдвиговых усилий, прикладываемых к кристаллическим блокам каждой микрофибриллы. Относительно малое смещение цепей в кристаллической решетке между 1 и 10 нм размазывает границу между аморфными и кристаллическими слоями настолько, что меридиональный максимум в МУРРЛ постепенно исчезает, снижаясь до уровня шумов. Но это смещение приводит к возникновению новых, почти жестких связей между следующими друг за другом блоками, усиливая, таким образом, однородность поля и повышая эффективность передачи сил. Вместе с ростом числа проходных цепей при увеличении степени вытяжки происходит практически линейное увеличение аксиального модуля упругости. [c.221]

Такой эффект отсутствует у образцов, отжигаемых с незакрепленными концами. Образцы настолько сокращаются, что аксиальная часть межфибриллярной проходной цепи уже перестает распространяться более чем на один или два больших периода, как это было перед вытяжкой волокнистой структуры. Как следствие огромного уменьшения расстояния между концами цепей и одновременного увеличения контурной длины проходных цепей, кристаллизация в первую очередь будет происходить эпитоксиально в конформацию сложенных цепей. Может образоваться очень малое число очень коротких мостиков, связывающих удаленные кристаллические блоки. Следовательно, в этом случае не ожидается заметного восстановления модуля упругости при хранении образцов при комнатной температуре. [c.227]

Данные МУРРЛ и ШУРРЛ находятся в согласии с ламелярной и микрофибриллярной концепцией волокнистой структуры. Травление кислотой [49] и избирательное окрашивание [50] тонких слоев вытянутого материала свидетельствует в пользу ламелярной модели. Но такая модель не может объяснить анизотропию модуля упругости, значение которого много выше в аксиальном, чем в радиальном направлении, и не согласуется с данными электронной микроскопии, обнаруживающей существование индивидуальных микрофнбрилл. [c.231]

Отсутствие деформации кристаллических блоков и аморфных областей микрофибриллы приводит к более слабой, чем линейная, зависимости аксиального модуля упругости от степени вытяжки и независимости от степени вытяжки интенсивности меридионального максимума в МУРРЛ, что совершенно не согласуется с экспериментальными данными. Модель также не объясняет различия между фибриллами и микрофибриллами и механизмами их деформации, очень важными для понимания процесса сокращения образца при его отжиге с незакрепленными концами, поверхностной текстуры неотожженного материала [58] и разрушенной морфологии [59]. [c.234]

Высокая температура и степень вытяжки при экструзии ПЭ в твердом состоянии, а также при сверхвытяжке ПЭ, ПП и ПОМ настолько благоприятствуют сдвиговой деформации кристаллических блоков, что внедрение кристаллических вкраплений приводит не только к образованию устойчивых кристаллических мостиков, но и к установлению непрерывного кристаллического соединения вдоль всей микрофибриллы. Проходные цепи, частично отрелаксировавшие при высокотемпературной деформации, по-видимому, оказываются также, по крайней мере частично, включенными в эту почти полностью когерентную кристаллическую систему, что приводит к утрате возможности сокращения при последующем отжиге. При охлаждении до комнатной температуры экструдированный и сверхвытянутый материал сохраняет форму и восстанавливает при кристаллизации значение первоначального аксиального модуля упругости так же, как и вытянутый образец при его отжиге с закрепленными концами. [c.238]

В волокнистом материале наиболее подходящим местом для образования микротрещин являются концы микрофибрилл, т. е. области, в которых происходит соединение блоков, образованных сложенными цепями. В этих областях проходные молекулы либо вообще отсутствуют, либо их концентрация настолько мала, что локальный модуль упругости в этой области оказывается намного меньше, чем внутри микрофибрилл, где аморфные слои связаны очень большим числом проходных молекул [17]. В таких точечных дефектах микрофибрил-лярной решетки передача аксиальных усилий гораздо менее эффективна и приводит к существенно большим деформациям, чем в остальном объеме материала. Как следствие этого, заметно облегчается проскальзывание в аксиальном направлении коротких структурных элементов вблизи концов микрофибрилл. При этом деформации в таких дефектных областях могут быть столь велики, что они приводят к образованию микротрещин. Проходные макромолекулы, имеющиеся в этих областях, деформируются столь сильно, что это приводит к их разрыву. Наличие разорванных цепей можно обнаружить методом ЭПР, если, конечно, образующиеся первичные или вторичные радикалы достаточно стабильны. [c.29]

Существующие поликристаллические материалы с аксиальной текстурой соответствуют модели идеальной ТИС лишь с той или иной степенью приближения. Четкая текстура, близкая к идеальной, обнаруживается только в образцах, исследуемых на разрыв, т.е. при напряжениях, близких к пределу прочности материала. В реальных конструкциях режимы нагружения деталей не столь экстремальны. Например, затяжка болтов производится при существенно меньших напряжениях, в идеале близких лишь к пределу текучести. Текстура, образующаяся при таких напряжениях, оказывается гораздо менее четкой и характеризуется достаточно большим углом рассеяния. Поэтому для корректного теоретического описания реальной тек-стурированной среды необходимо рассмотреть модель ТИС с текстурой, обладающей рассеянием, и проанализировать зависимость между значениями акустоупругих коэффициентов и углом рассеяния текстуры. Как показано выше, акустоупругие коэффициенты идеальной ТИС выражаются через ее упругие модули с помощью формул (2.306) - (2.308). Очевидно, чтобы получить аналогичные выражения для ТИС с рассеянием текстуры, необходимо вначале установить, как ее упругие модули соотносятся с углом рассеяния текстуры. [c.77]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология