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 показателивследствие ориентациинадмолекулярных 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]
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.