В этой книге не раз отмечалось, что релаксация напряжения не может и не должна быть связана исключительно с разрывом цепи [2—52]. Тем не менее были продолжены попытки объяснения кривых напряжение—деформация ПА-6 [49—51] и волокна поли [пара-(2-гидроксиэтокси) бензойной кислоты] [52] с учетом кинетики образования свободных радикалов. В данных моделях учитывались распределения относительных длин проходных сегментов. При этом предполагалось, что плотность распределения N(L/L0) остается неизменной в широком температурно-временнбм интервале. Как детально показано в гл. 5, сегменты проходных цепей будут реагировать на деформацию еа преимущественно эластически, если еа< (L — L0)/L0; они будут разрушаться, если еа>(1 + -{-tyb/Ek)L/Lo—1, и будут находиться в энергоупругом состоянии в промежуточной области, когда оказывается, что они полностью вытянуты и нагружены ниже своего критического состояния нагружения. С учетом данных представлений можно построить однородную четырехфазную модель (рис. 8.13). Основанием этой модели служит предположение о том, что высокоориентированное частично-кристаллическое волокно можно представить в виде ряда кристаллических и аморфных областей, причем последние состоят из трех фаз: полностью вытянутых сегментов, невытянутых проходных цепей и остальной[2, С.247]
При сравнении непрерывной и периодической релаксации напряжения становится явным влияние ускорения механических напряжений на химическую релаксацию. Относительная релаксация напряжения 1 — a(t, К) /0(0, X) при непрерывном нагру-жении сильнее выражена для более высоких значений Я, и оказывается всегда больше, чем при прерывистом воздействии нагрузки. Мураками также рассматривал [209d] возможное увеличение относительного напряжения за счет реакций сшивки и частичных помех данным реакциям со стороны радикальных акцепторов.[2, С.318]
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 т]). Простейшими моделями служат модель Максвелла с пружиной (G) и демпфером (ц), соединенными последовательно, и Фохта — Кельвина с пружиной (G) и демпфером, соединенными параллельно. В модели Максвелла время релаксации равно t = T]/G, а в мо" дели 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 [14b, 14d, 55]. Зависимый от времени релаксационный модуль сдвига G(t) выражается[2, С.39]
Обобщая приведенные выше результаты, можно прийти к выводу, что при воздействии на высокоориентированные волокна циклической нагрузки, которая всегда остается положительной по знаку, единственным механизмом усталости является гистерезисное выделение тепла. Однако если в цепях и фибриллах возможна релаксация напряжения, деградация вместо эффекта деформационного упрочнения и переориентация цепей и фибрилл, то преимущественным фактором будет начало роста и распространение трещин. Таким образом, усталостный механизм, описанный Банселлом и Хирлем [77, 79], проявляется в усилении межфибриллярного проскальзывания и росте трещин почти параллельно направлению нагружения. Данный вопрос будет рассмотрен в следующем разделе. Характерные усталостные механизмы также четко проявляются в неориентированных полимерах. Они будут рассмотрены в разд. 8.2.3 данной главы и в следующей главе.[2, С.263]
Выражением релаксационного характера механических свойств полимеров являются такие широко известные факты как трудность достижения равновесного значения высокоэластической деформации, медленное увеличение деформации при постоянной нагрузке (ползучесть), убывание напряжения со временем в деформированном образце (релаксация напряжения), различие в напряжении при одной и той же величине деформации в случае нагру-жения и в случае разгружения (механический гистерезис и связанные с ним тепловые потери), отставание при периодическом деформировании деформации от напряжения и, как следствие этого, существование так называемого тангенса угла механических потерь.[1, С.41]
Бесспорно, что большое число разрывов цепей в процессе механического воздействия [1] само по себе не служит ни доказательством, ни даже указанием на то, что релаксация макроскопического напряжения, деформирование и разрушение материала являются следствием разрыва таких цепей. Как отмечали Кауш и Бехт [2], полученное число разорванных цепей намного меньше (с учетом их потенциальной работоспособности) их числа, необходимого для объяснения уменьшения фиксируемого макроскопического напряжения. Как показано на рис. 7.4, релаксация напряжения в пределах ступени деформирования (0,65%) равна 60—100 МПа. Однако если полагать, что проходные сегменты пересекают только одну аморфную область, то изменение нагрузки, соответствующее работоспособности 0,7-1017 цепных сегментов, разорванных на данной ступени деформирования, составляет 2,4 МПа. Оно будет равным «•2,4 МПа, если проходные сегменты соединяют п подобных областей. В этом и большинстве последующих расчетов будет использована сэндвич-модель волокнистой структуры, подобная показанной на рис. 7.5 (случай I). Очевидно, что в случае п = 1 величина релаксации макроскопического напряжения в 25—40 раз больше уменьшения накопленного молекулярного напряжения, рассчитанного исходя из числа экспериментально определенных актов разрыва цепей. Однако в данном случае также следует сказать, что подобное расхождение результатов расчетов само по себе не является ни доказательством, ни даже указанием на то, что релаксация макроскопического напряже-[2, С.228]
В рамках линейной теории вязкоупругости релаксация напряжения (при заданной деформации е = const) выражается урав-: нением:[3, С.59]
Для одного сорта кинетических единиц, участвующих в одном релаксационном процессе, релаксация напряжения подчиняется уравнению Максвелла:[3, С.59]
Таким образом, анализ данных, полученных при исследовании температурно-временных зависимостей комплекса важнейших механических характеристик сшитых и несшитых эластомеров, таких, как релаксация напряжения, вязкое течение, процессы разрушения (долговечность и разрывное напряжение), приводит к выводу, что выше температуры стеклования Тс и ниже температуры пластичности Тп температурная зависимость релаксационных процессов и разрушения характеризуется одним и тем же значением энергии активации, но различным для различных эластомеров. Эта же энергия активации характерна и для ^-процессов релаксации в эластомере, наблюдаемых на спектрах времен релаксации. Из этого следует, что механизмы релаксационных процессов и разрушения неполярных эластомеров определяются перестройкой и разрушением, надмолекулярных структур — микроблоков. Различие между про-[4, С.347]
В качестве примера можно привести диаграмму Смита (см. [82]) для эластомеров (рис. 11.3). Семейство кривых — кривые растяжения при разных скоростях (или температурах). Их конечные точки — это точки разрыва, которые образуют огибающую разрывов ABC. Диаграмма Смита позволяет определить прочность эластомера не только при разных скоростях растяжения и температурах, но и при различных режимах деформации. Растянем образец до точки D "(при данной скорости), а затем сменим режим деформации. Например, зафиксируем деформацию в точке D. В результате будет происходить релаксация напряжения до тех пор, пока в точке D\ не произойдет разрыв образца. Пусть далее в точке D зафиксирована нагрузка, тогда будет наблюдаться ползучесть, пока в точке DZ не произойдет разрыв. Диаграмма Смита является наглядным примером рассматриваемого подхода к проблеме прочности эластомеров.[4, С.286]
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СТУДЕНТАМ!!! Задачи по теоретической механике из сборника курсовых работ под редакцией А.А. Яблонского, Кепе, Диевского. Быстро, качественно, все виды оплат, СМС-оплата.
А также: Готовые решения задач по теормеху из методичек Тарга С.М. 1988 и 1989 г. и задачника Мещерского. Решение любых задач по термеху на заказ.
Если Вам нужны решения задач по Физике из методички Чертова А.Г. для заочников, а также решебнки: Прокофьева, Чертова, Воробьёва и Волькинштейна. Решение любых задач по физике и гидравлике на сайте fiziks.ru
Что самое приятное на любом из этих сайтов Вы можете заказать решение задач по другим предметам: химия, высшая математика, строймех, сопромат, электротехника, материаловедение, ТКМ и другие.