На начальном этапе растяжения (область А) вязкость возрастает пропорционально деформации (рис. 6.7), что было показано экспериментально для высокомолекулярного полиизобутилена (Л4 = 5,3-106) Каргиным и Соголовой. Чем больше скорость деформирования, тем дольше будет сохраняться эта зависимость. Размытый максимум на кривых Я=/(е) соответствует конкурирующему проявлению двух процессов: ориентации, вызывающей увеличение-К, и частичному разрушению надмолекулярных структур (их раз-[2, С.159]
В соответствии с выражением (5.41) напряжение вдоль оси цепи для данной системы, характеризуемой параметрами ?0, LMOH, М0, пропорционально деформации сдвига и квадрату молекулярной массы. Разрыв цепи происходит в тот момент, когда т|змакс из-за постепенного уменьшения М достигает или превышает прочность цепи г|зь. Уменьшение средней молекулярной массы стремится к нулю, когда М приближается к предельному значению М^, которое получается из выражения (5.41) при прочности цепи ярь. Из выражений (5.41), (5.38) и (5.6) следует, что [r|]eM[1, С.144]
Мы уже знаем, что модель Макс-велла выражает линейную вязкоуп-ругость, т. е. в ней при данной скорости действия силы напряжение прямо пропорционально деформации. Это справедливо и для переменного во времени напряжения и деформации, когда коэффициент пропорциональности — модуль — зависит от частоты (idt):[3, С.133]
Еще в 1949 г. при растяжении полидисперсных полимеров В. А. Каргин и Т. И. Соголова обнаружили эффект роста продольной вязкости по мере увеличения степени растяжения, причем изменение вязкости пропорционально деформации. Наиболее наглядно этот эффект виден при использовании в качестве аргумента величины sf (рис. 6.7). Характерно, что при &f -*- 0 продольная вязкость снижается до начального значения, отвечающего «трутоновской» формуле: А = Зт)0. Такой характер роста продольной вязкости типичен для начальных стадий предстационарной области деформирования, поскольку, как видно из рис. 6.7, при больших деформациях продольная вязкость не только не растет, но может даже уменьшаться до начального значения К0.[10, С.419]
Деформационные свойства стеклообразных полимеров. На рис 5.3 приведена характерная кривая (/) о — е стекчообразно-го полимера, а на рис. 5.4 схематически изображены стадии деформирования при растяжении Процесс деформирования можно разделить на три стадия. Па стадии / до точки А почимер Деформируется упруго соблюдается закон Гука (напряжение пропорционально деформации, форма образца практически не изменяется). Деформационные свойства оцениваются модулем упругости Е и упругой деформацией еуг,,. В точке /1 (см. рис 5.3) начинается стадия //, характеризующаяся сильным растяжением образцов при назначите [ьноч росте на[ ряжения. Если сопоставить этот участок деформационной кривой с кривой установившегося течения (см. рис 4.8} то можно провести аналогию между этими процессами. Поэтому деформацию стеклообразного полимера на // участке называют хо юдным» течением. В начале этой стадии в точке В напряжение несколько снижается и образец утончается, возникает так называемая «шейка» н дальнейшее растяжение образца происходит только за счет удлинения «шейли» Длина «шейки» растет до тех пор, пока она не распространится на всю растягиваемую часть образца, причем толщина «шейки на стадии Я остается постоянной В точке С весь образец переходит в «шейку» и начинается /// стадия растяжения. Образец в виде «шейки» растя-[5, С.283]
На диаграмме напряжение — деформация отмечают характеристики, показанные на рис. Х.1. К этим характеристикам относится модуль упругости, который определяют как тангенс угла наклона начального, наиболее крутого участка кривой. Так как модуль упругости зависит от деформации, его обычно находят при деформациях, не превышающих 0,5%. Кроме модуля иногда определяют интервалы деформаций и напряжений, в которых напряжение пропорционально деформации. На кривых, имеющих горизонтальный участок или спад, определяют «предел текучести» (как напряжение в точ-[8, С.202]
На рис. 2 представлена деформационная кривая изотропного капрона, полученная при растяжении на динамометре при 20°. Для удобства изложения участок О А па графиках усилие — удлинение обозначим /, а участок А Б — //и участок БВ — III. Для деформации изотропного капрона нужно приложить некоторое усилие, чтобы образец начал заметно деформироваться. (На графике это соответствует участку /.) Это усилие почти на всем протяжении участка / пропорционально деформации.[11, С.294]
Перейдем теперь к рассмотрению молекулярного механизма ориентации. Зависимость напряжения от деформации для полиморфных полимеров с линейными макромолекулами имеет характерный вид, резко отличный от аналогичной зависимости для сшитого каучука. Если приложить к образцу кристаллического полимера одноосно растягивающее напряжение, то обнаружится, что процесс растяжения до разрыва образца может быть четко разделен на три стадии [80—82]. На первой стадии деформация подчиняется закону Гука, т. е. напряжение прямо пропорционально деформации (относительному удлинению). Вторая стадия характеризуется постоянством напряжения при непрерывно нарастающем удлинении. На этой стадии растяжения в образце появляется так называемая «шейка» и происходит дальнейшее постепенное сужение образца до поперечного сечения шейки. Предполагают, что при этом происходит процесс частичного разрушенияпервоначальной структуры и переориентации полимерных кристаллов в направлении приложенных усилий. Третья стадия растяжения (так называемая область упрочнения) состоит в удлинении переориентированного образца вплоть до разрыва, ничем не отличающемся от растяжения анизотропного кристаллического полимера в направлении первичного растяжения.[4, С.79]
При растяжении изотропного волокна в одном направлении может происходить, во-первых, перемещение цепных молекул или кристаллитов и, во-вторых, деформация валентных углов, т. е. перемещение атомов из их положения равновесия [102]. В случае ориентации полимеров линейной структуры необходимо различать перемещение атомов из положения равновесия, которое обусловливает деформационное двойное лучепреломление, и ориентацию цепей или кристаллитов, вызывающую ориентационное двойное преломление. Суммарное двойное лучепреломление складывается, следовательно, из деформационного и ориентационного двулуче-преломления. Возникновение деформационного двойного лучепреломления у низкомолекулярных веществ обусловлено главным образом эластическими деформациями. Если кратность вытяжки лежит в пределах, описываемых законом Гука, т. е. приложенное напряжение прямо пропорционально деформации, то и в случае высокомолекулярных соединений речь идет преимущественно о деформационном двойном лучепреломлении. Деформационное двойное лучепреломление вообще зависит не от ориентации цепей, а от деформации валентных углов, или перемещения атомов из положения равновесия [78]. В противоположность этому, ориентационное двойное лучепреломление зависит от степени ориентации цепей.[4, С.89]
Есть пять основных аспектов отклонений механического поведения полимера от поведения идеально упругого тела, подчиняющегося закону Гука. Во-первых, в упругом теле деформации, развивающиеся под действием силы, не зависят от предыстории материала или скорости приложения нагрузки, тогда как в полимере деформации существенно зависят от указанных параметров; это означает, что простейшее конститутивное уравнение для полимера должно включать в качестве переменных время или частоту в дополнение к напряжению и деформации. Во-вторых", в упругом твердом теле все состояния, определяемые напряжением и деформацией, обратимы: в результате приложения нагрузки возникает определенная деформация, которая после снятия нагрузки пол-' ностью исчезает; это не всегда имеет место в полимерах. В-третьих, в упругом теле, подчиняющемся закону Гука, который в самом общем смысле является основой теории упругости при малых деформациях, наблюдаемые эффекты линейно связаны с оказываемым воздействием. В этом сущность закона Гука: напряжение строго пропорционально, деформации. Для полимеров это, в общем, неверно, однако применимо как хорошее приближение для малых деформаций; в общем же случае конститутивные уравнения нелинейны. Важно заметить, что нелинейность не связана обязательно с необратимостью деформаций. В отличие от металлов полимеры могут восстанавливать первоначальные размеры за пределом пропорциональности без накопления какой-либо остаточной деформации. В-четвертых, определения напряжения или деформации в выражении закона Гука справедливы только для малых деформаций. Когда рассматриваются большие деформации, должна быть развита новая теория, в которой должны даваться более общие определения напряжений и деформаций. В-пятых, на практике полимеры часто применяются в ориентированном анизотропном состоянии (например, пленки и синтетические волокна); при рассмотрении механического поведения таких материалов требуется значительное обобщение закона Гука.[9, С.26]
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.