Однако существуют важные классы материалов, реологические свойства которых зависят от напряжений (внешних воздействий) и скоростей деформации (реакций вещества). Поэтому определяющие уравнения для таких систем нелинейны, и их называют неньютоновскими (особое место в ряду таких сред занимают расплавы и растворы полимеров). Но это не единственное различие в реологическом поведении между расплавами и растворами полимеров и ньютоновскими жидкостями. В следующем разделе будут рассмотрены важные в процессах переработки полимеров эффекты, которые проявляют неньютоновские жидкости,[2, С.134]
Установлено, что данное выражение справедливо для ряда полимеров (ПВХ, ПК, ПММА, ПС, ацетата целлюлозы) в более или менее широких интервалах температур и скоростей деформации [154, 156, 158]. Значения у (зависящих от температуры) активационных объемов при комнатной температуре заключены в интервале 1,4 «м3 (ПММА) — 17 нм3 (ацетат целлюлозы). Это означает, что, согласно данному представлению, деформация полимеров при достижении предела вынужденной эластичности обусловлена термически-активированным смещением молекулярных доменов в объемах, размеры которых в 10 (ПММА) — 120 (ПВХ) раз больше длины мономерного звена. Ряд авторов указывал [155—158, 160], что приведенный выше критерий (8.29) соответствует критерию вынужденной эластичности Кулона T0+M>P = const. Коэффициент трения ц обратно пропорционален у. Анализируя свои экспериментальные данные по поликарбонату с учетом выражения (8.29), Бауэнс— Кроует и др. [158] приходят к выводу о существовании двух процессов течения. Они связывают их с а-процессом (скачки сегментов основных цепей) и с механизмом механической |3-релаксации.[1, С.304]
Рассмотрим два одинаковых капилляра, один из которых изображен на рис. 6.1. В одном — ньютоновская жидкость, другой заполнен полимерным расплавом. Эксперимент показывает, что при изменении перепада давлений в капилляре в обоих случаях скорость истечения Q возрастает. Однако для ньютоновской жидкости отношение Q/ЛР постоянно, т. е. ее реакция на приложенное давление постоянна, в то время как для расплава полимера отношение Q/AP постоянно лишь при очень малых значениях АР и возрастает более чем в 100 раз при росте АР. Иначе говоря, сопротивление внешнему воздействию падает при росте АР. Такие жидкости «податливы», поэтому их называют псевдопластическими или «разжижающимися». Результаты этого эксперимента типичны для большинства расплавов полимеров, его реологический смысл заключается в том, что при росте скоростей деформации реакция жидкости изменяется и ее поведение из ньютоновского превращается в неньютоновское. Последнее, как правило, преобладает при скоростях деформаций, реализуемых в реальных процессах переработки. Фактически уменьшение вязкости представляет собой наиболее важную для процессов переработки особенность неньютоновского поведения расплавов полимеров. Эта особенность реологического поведения расплава облегчает течение при больших скоростях и снижает опасность перегрева вследствие чрезмерных тепловыделений при вязком течении. Конечно, с помощью определяющего уравнения для ньютоновской жидкости (6.2-1) такое поведение описать нельзя.[2, С.135]
Для контрвариантного тензора скоростей деформации V[i] можно записать аналогичный ряд [1Ь1:[2, С.143]
Таким образом, компоненты тензора скоростей деформации определяются выражением[2, С.170]
Следовательно, в области малых и очень больших скоростей деформации полимеры ведут себя как ньютоновские жидкости, свойства которых можно характеризовать предельной ньютоновской вязкостью. При увеличении скоростей деформаций до значений, соответствующих переработке полимерных материалов (и, в частности, резиновых смесей) в изделия на производственном оборудовании, наблюдается аномалия вязкости, т. е. с увеличением напряжения и скорости сдвига вязкость не остается постоянной.[7, С.18]
В действительности напряжение сдвига монотонно растет в широкой области скоростей деформации, занимающей несколько порядков, и отсутствие выраженного частотного или скоростного максимума у технических полимерных материалов является следствием наличия у них широкого набора или спектра времен релаксации. Как показывают последние работы школы Виноградова, такой четкий частотный максимум появляется лишь у монодисперсных полимеров с узким набором времен релаксации.[8, С.228]
Единственная ненулевая компонента градиента скорости в рассматриваемом течении — это dvjdr. Тензор скоростей деформации примет вид:[2, С.157]
В реальных условиях эксплуатации резин и переработки эластомеров практически не встречаются случаи очень малых скоростей деформации, поэтому механические свойства эластомеров при конечных скоростях деформации будут определяться как ее равновесными свойствами, так и релаксационными.[7, С.15]
Значения коэффициента скоростной чувствительности т = = d(lncr)/d(lne), полученные на основании данных, измеренных для скоростей деформации 0,001 с""1 и примерно 3000с"1 при температуре 298 К, оказались равными 0,015 и 0,006 для нанострук-турных Си и Ni соответственно.[6, С.196]
Этот результат согласуется с опытными данными (см. рис. 112) для ненаполненных резин из СКС-30, согласно которым в области небольших скоростей деформации между логарифмом истинной прочности и логарифмом скорости растяжения наблюдается линейная зависимость. Данным на рис. 112 соответствует сравнительно узкий диапазон скоростей растяжения от 0,01 до 20% в секунду.[11, С.192]
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.