На главную

Статья по теме: Высокоэластич деформации

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Деформационные свойства. Упругость и в ы-с о к о э л а с т и ч н о с т ь (эластичность) — свойства тела восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия внешних сил. В узком смысле под «упругими» часто имеют в виду только мгновенно-упругие (точнее, происходящие со скоростью звука) деформации, к-рым отвечают модули упругости порядка 1СЯ—105 Мп/м? (104—10е кгс/см'2). Для запаздывающих механически обратимых деформаций, к-рым соответствуют существенно меньшие модули упругости (1—10 Ми/м2— для наполненных резш, 0,1 —10 Мн/м'2 — для типичных «мягких» резин, 10~4— 0,1 Мн/м'2 — для пластифицированных резин п гелей), обычно употребляют термин «высокоэластичоские», относя его и к малым деформациям этих тел.[1, С.116]

Мгновенно-упругие деформации полимеров обусловлены небольшими взаимными смещениями атомов, приводящими к изменению расстояний между валентно не связанными атомами и валентных углов. Высоко-эластич. деформации, будучи формально аналогичными упругим, отличаются от них специфически «полимерным» механизмом: они связаны с перемещением отдельных участков макромолекул, приводящим к изменениям их копформаций. Поэтому высокоэластич. деформации приводят к изменениям энтропии системы, обычно составляющим определяющую часть изменений свободной энергии тела при деформировании, тогда как мгновенно-упругие деформации сопропождаются изменением только внутренней энергии.[1, С.116]

Развитие больших высокоэластич. деформации происходит в нелинейной области механич. поведения тела. Однако и в этом случае для характеристики сопротивления тела деформированию используют термин модуль упругости (или высокоэластичности), понимая под этим отношение напряжения к деформации (см. Модуль). В области высокоэластич. деформаций модуль упругости на 3—4 десятичных порядка меньше модуля всестороннего сжатия. Поэтому изменением объема тела при высокоэластич. деформации обычно пренебрегают.[1, С.116]

Пластичность — свойство твердых тел развивать необратимые (истинно остаточные) деформации. Необратимые деформации жидких тел (вязкое течение) развиваются при любом напряжении. Для твердых тел их осуществление требует достижения нек-рого наименьшего напряжения, называемого пределом текучее т н. Практически за предел текучести принимают значение напряжения, при к-ром на кривой зависимости напряжения от деформации наблюдается точка максимума или выход на постоянное напряжение. Часто пределом текучести наз. предел вынужденной высокоэластичности.[1, С.116]

Внутреннее трение — свойство твердого полимерного тела, характеризующее рассеяние в нем энергии при упругих и высокоэластич. деформациях. Это свойство обусловливает релаксационный характер развития этих деформаций. Если упругое твердое тело имеет внутреннее трение, оно наз. в я я к о у п р у-г и м. При линейном вязкоупругом поведении соблюдается пропорциональность деформации напряжению в каждый момент времени. Полимерные жидкости, проявляющие наряду с текучестью упругость формы, наз. у п р у г о в я з к и м и (см. Реология).[1, С.117]

Физическое состояние и механические свойства Аморфное состояние. Различие между отдельными физпч. состояниями аморфных полимеров состоит в разной реакции полимеров, находящихся в этих состояниях, на механнч. воздействие — упругой в стеклообразном состоянии, гл. обр. высокоэластической в высокоэластпческом и развитием необратимых деформаций в вязкотекучем. Из-за релаксационного характера высокоэластич. деформации и вязкого течения характер реакции на механич. воздействие существенно зависит от длительности воздействия. В определенном диапазоне темп-р тело может реагировать на кратковременное воздействие упруго, а при длительных (порядка времени релаксации высокоэластич. деформации пли большего) проявлять высокоэластичность. При более высоких темп-pax вследствие уменьшения с ростом темп-ры времени релаксации тело может проявлять высокоэластичпость при кратковременных воздействиях, а при длительных вести себя как вязкая жидкость. Т. обр., разделение на стеклообразное, высокоэластическое и вязкотокучее состояния связано с временным режимом воздействия.[1, С.117]

Чтобы придать определенность разделению на состояния, при нахождении темп-р переходов выбирают некоторую скорость нагревания (напр., 1 °С/сек) и по резкому изменению величины деформации определяют температуры переходов (см. Термомехапическое исследование). Поскольку упругая и высокоэластич. деформации имеют характерные, сильно различающиеся между собой значения модулей, деление на состояния проводят также но значению модуля, измеряемого в дннампч. режиме (см. Динамические свойства) или в режиме релаксации напряжений. Стеклообразному состоянию отвечают значения модуля К)3—104 Мн/м2 (104—Ю3 кгс/см2), высокоэластическому — порядка 1()~1Л//г/.«2 (10 кгс/см?); переход в вязкотекучее состояние (темп-pa текучести) фиксируется по падению модуля до значений менее Ю"1-5 Мн/м? (10~°>5 кгс/см'2). При таком способе разделения в особое физич. состояние (вязко-упругое) выделяют иногда переходную область между стеклообразным и высокоэластич. состояниями, к-рой отвечают промежуточные значения модуля. Эта область может охватывать десятки градусов.[1, С.117]

Верхний предел мол. масс О. зависит от их химич. природы и по порядку величины совпадает с мол. массой сегмента (см. Гибкость макромолекул), при достижении к-рой начинают проявляться высокоэластич. деформации, вынужденная высокоэластичность и др. свойства, характерные для высокомолекулярных веществ. Полярные О. и О. с жесткими цепями охватывают более широкий интервал мол. масс (примерно до 1,5-104), чем неполярные (примерно до 5-К)3).[1, С.229]

Придание формы изделию из термопластов м. б. достигнуто в результате развития в полимере пластической или высокоэластич. деформации. Из-за высокой вязкости материала эти процессы деформирования протекают с низкой скоростью. В зависимости от физич. состояния, в к-ром полимер находится в момент формования, в готовом изделии достигается различная степень неравновеснос/ш из-за неполной релаксации внутренних напряжений. Это накладывает определенные ограничения на температурный интервал эксплуатации изделий, полученных различными методами. Увеличение доли высокоэластпч. составляющей деформации ведет к снижению верхнего температурного предела эксплуатации вплоть до темп-ры стеклования. Это особенно заметно проявляется при обработке изделий и полуфабрикатов из полимерных материалов, находящихся в стеклообразном состоянии, при напряжениях, превышающих предел вынужденной высокоэла-стпчности. Такой прием позволяет в значительной степени увеличить прочностные показатели вследствие ориентации надмолекулярных образований п уплотнения рыхлой структуры полимера (напр., при прокатке пленок и труб). Однако изделия, полученные этим методом, должны эксплуатироваться при темп-рах ниже темп-ры стеклования полимера, т. к. при более высоких темп-pax они начинают необратимо деформироваться из-за резкого ускорения релаксационных процессов.[1, С.293]

Разрушение в высокоэластическом состоянии. При Г>ГС высокоэластич. деформации приводят к расслоению полимера на тяжи, подобно микрорасслоению в трещинах «серебра» (область V на рис. 2). Очагами разрушения являются надрывы, возникающие под действием напряжения в наиболее слабых местах, аналогично микротрещинам в хрупких телах. Длительный процесс разрушения характеризуется двумя стадиями — медленной и быстрой. Медленная стадия заключается в постепенном образовании и разрыве тяжей по мере углубления зоны разрушения; при этом напряжение в оставшемся сечении образца возрастает до критич. значения, при к-ром начинается вторая стадия — быстрый рост трещины без образования тяжей. Поскольку разрыв отдельных тяжей на первой стадии происходит в различных участках по их длине, после сокращения концов тяжей на поверхности разрушения образуются бугорки и впадины, создающие шероховатость; второй стадии соответствует относительно более гладкая поверхность разрушения. Чем меньше напряжение, тем длительнее первая стадия разрушения и тем отчетливее шероховатая зона на поверхности разрыва.[2, С.115]

Если к полимерному телу внезапно приложено механич. напряжение, то вызванная им полная деформация E(t) в момент времени t, отсчитываемый от момента включения напряжения, в общем случае состоит из трех слагающих: 1) мгновенно возникающей упругой ev, 2) высокоэластичсской eB9(i), обусловленной релаксационным процессом перегруппировки структурных элементов тела, приводящим к установлению отвечающего возникшему напряженному состоянию нового их равновесного расположения, и 3) вязкой nn(t), развивающейся в том случае, если структурные элементы способны к неограниченным перемещениям. Первые две слагающие деформации обратимы: иртт прекращении действия напряжения деформация уменьшается сразу на е„, а затем постепенно, вследствие уменьшения ЕВэ(г); вязкая часть деформации EB(t) необратима.[2, С.165]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь



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.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кабанов В.А. Энциклопедия полимеров Том 2, 1974, 516 с.
2. Кабанов В.А. Энциклопедия полимеров Том 3, 1977, 576 с.
3. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров том 1, 1972, 612 с.
4. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров Том 1, 1974, 609 с.
5. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров Том 2, 1974, 514 с.
6. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров Том 3, 1977, 575 с.

На главную