ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Зависимость касательного напряжения от времени и деформации при постоянной скорости вращения измерительной поверхности из "Ротационные приборы Измерение вязкости и физико-механических характеристик материалов " Здесь речь идет конечно о максимуме функции М t), когда ее первая производная меняет знак, но не претерпевает разрыва в зависимости от времени. [c.63] Так как использование динамометров высокой жесткости требует очень чувствительных схем регистрации крутящих моментов, то такими динамометрами пользуются довольно редко. Вместе с тем из сказанного выше следует, что реологические характеристики (кроме зависимости экстремальных и установившихся значений напряжений сдвига от скорости деформации), полученные по методу Q = onst, на реометрах с мягкими динамометрами в лучшем случае имеют только качественное значение. [c.64] Если скорости деформации очень низкие, то продолжительность процесса достижения установившегося режима течения у быстро релаксирующих веществ мала. [c.64] Конечное время выхода на установившийся режим течения может быть обусловлено инерцией деталей, связанных с приводимой во вращение измерительной поверхностью и с недостаточной жесткостью динамометрического устройства. В тех случаях, когда используется очень жесткое динамометрическое устройство, а регистрация повышения напряжения осуществляется с невысокой скоростью, то даже у очень высоковязких ньютоновских жидкостей сразу отмечается выход на установившийся режим течения так, как это показано пунктирной линией 1а на рис. 25. [c.64] Рассмотрим теперь, что наблюдается при более высоких скоростях деформации (рис. 25, кривые 2 и 3). Чем выше заданная скорость деформации, тем в большей степени, после начала деформирования, скорость роста напряжений сдвига обгоняет скорость их релаксации. [c.65] При этом усиливается развитие задержанных упругих деформаций. Если материал проявляет высокую эластичность, то возникают высокоэластические деформации. Восходящая ветвь кривых т (y) отклоняется от оси ординат. С повышением напряжений на упругие деформации накладывается течение. Поэтому восходящая ветвь оказывается в большей или меньшей степени вогнутой к оси абсцисс. В рассматриваемых условиях на кривой т (у) проявляется максимум (кривая 2), происхождение которого будет рассмотрено ниже. После максимума нисходящая ветвь плавно переходит в ветвь установившихся режимов течения, которым отвечают равновесные задержанные упругие (или высокоэластические деформации). А. А. Трапезниковым с сотрудниками описаны случаи, когда после более или менее крутого подъема на кривых т (/) наблюдается пологая площадка и только вслед затем достигается максимум. С увеличением скорости деформации эта площадка вырождается. [c.65] На растворах нафтенатов алюминия и некоторых каучуков, которые представляют собой жидкости с очень высокой эластичность А. А. Трапезниковым с сотрудниками в опытах с жестким динамометром были получены кривые т (у) с двумя максимумами, причем второй пологий максимум отвечал деформациям порядка 10 —10 %. Наличие второго максимума зависит от скорости деформации и концентрации компонента,обусловливающего высокую эластичность системы. Природа этой особенности поведения высокоэластичных жидкостей А. А. Трапезниковым не была выяснена. [c.65] Значительное повышение скорости деформации приводит к увеличению развивающейся в материале упругой деформации. Так как сопротивление вязкому течению в этих условиях возрастает и релаксация не успевает развиваться, во всяком случае при невысоких напряжениях, то доля деформации, обусловленная течением, уменьшается и восходящая ветвь на значительном протяжении может оказаться прямолинейной (когда упругие или высокоэластические деформации подчиняются закону Гука). Так как необратимые деформации непрерывно накапливаются, то по крайней мере, в верхней части восходящая ветвь приобретает кривизну. Так выглядят кривые т () при небольших скоростях регистрации роста моментов (напряжений) во времени. [c.65] При высоких скоростях развертки процесса во времени кривые М (t) имеют S-образный вид, поскольку в нижней их части повышение темпа роста напряжений обусловлено тем, что постоянная скорость деформации всегда достигается за конечный отрезок времени. [c.65] При высоких скоростях деформации максимум на кривых т (у) бывает выражен очень четко и нисходящая ветвь кривой т (у) сразу после максимума оказывается крутой. Резкость с которой выражен максимум на кривых т (у) при каждом данном значении у зависит от соотношения вязкости и модуля высокоэластической деформации (определяемого тангенсом угла наклона прямолинейного участка восходящей ветви этих кривых). У высоковязких жидкостей максимум на кривых т (у) часто бывает пологим. [c.66] Следует особо подчеркнуть, что в том состоянии, которое описывается круто поднимающейся восходящей ветвью, легкорелакси-рующие материалы (жидкости) ведут себя как высокоэластичные тела. [c.66] Следовательно, с повышением скоростей деформаций монотонные кривые X (y) переходят в кривые с максимумом его высота растет, положение точки экстремума смещается в сторону больших деформаций, переход от нисходящей ветви к ветви установившихся режимов течения совершается при больших деформациях, превышение точки экстремума над ветвью установившихся режимов течения увеличивается (затем оно должно уменьшаться, что, однако, пока не было достигнуто экспериментально). [c.66] На нисходящей ветви кривых х (7) часто наблюдается более или менее интенсивные колебания напряжения сдвига. Амплитуда и частота этих колебаний зависят от эластичности исследуемого материала, скорости деформации и жесткости динамометра так, что их интенсивность возрастает с увеличением эластичности исследуемой системы, скорости деформации и уменьшением жесткости динамометра. Колебания напряжения сдвига после перехода через предел прочности могут быть вызваны, по крайней мере, двумя причинами. Во-первых, особенностями разрушения структуры материала. Можно предполагать, что в двухкомпонентных системах, в которых один из компонентов проявляет высокую эластичность и содержится в относительно небольшой концентрации, разрушение структуры протекает неравномерно. В таком случае колебания напряжения сдвига носят затухающий характер. Однако они могут происходить с низкой интенсивностью и при неограниченно длительном деформировании материала, т. е. достигается только квазиустановившийся режим течения. Во-вторых, колебания напряжения могут быть обусловлены чередующимися отрывами материала от измерительных поверхностей и его прилипаниями к ним, что является одной из важнейших причин эластической турбулентности. [c.66] Перейдем к случаю упруго-пластично-вязких материалов (твердообразные системы), которые были особенно детально изучены В. ГГ. Павловым и Г. В. Виноградовым [21 ]. При очень низких скоростях деформаций кривые т (у) для них имеют монотонный характер. Восходящая ветвь вогнута к оси абсцисс. [c.67] Выход на установившийся режим течения (ползучести) осуществляется хотя и при небольших по абсолютной величине деформациях, но за очень длительные промежутки времени. [c.67] Существует множество переходных случаев от легкорелакси-рующих упруго-вязких материалов к упруго-пластично-вязким материалам. Выше были охарактеризованы только крайние наиболее детально изученные случаи. [c.67] Для материалов самой различной природы на кривых т ( i)) могут быть максимумы. Г. В. Виноградовым и К- И. Климовым было показано [8], что у пластичных дисперсных систем, слабо релаксирующих в области упругих деформаций, переход через этот максимум обусловлен прежде всего разрушением трехмерного структурного каркаса, образованного кристаллической дисперсной фазой. Если частицы дисперсной фазы анизодиаметричны, то переход через максимум на кривых т (7) сопровождается одновременно разрушением структурного каркаса и ориентацией частиц в направлении деформирования. Процесс изменения структуры пластичных систем, сопровождающийся более или менее резким снижением сопротивления при переходе через максимум на кривых т (у), Г. В. Виноградов предложил именовать переходом через предел сдвиговой прочности. В последующ,ем для пластичных дисперсных систем было установлено [21 ], что переход через предел прочности — это переход от упрочнения в процесс деформирования материалов с неразрушенным структурным каркасом к разупрочнению под влиянием его разрушения. При испытаниях по методу Q = onst это разупрочнение представляет структурную релаксацию напряжения, т. е. его снижение под влиянием изменения, прежде всего разрушения, структуры материала. [c.68] В отличие от типичных твердых тел, у которых переход через предел прочности сопровождается их разделением на части в случае таких упруго-пластично-вязких тел, как концентрированные дисперсные системы, разрушение структурного каркаса может не приводить к потере ими целостности вследствие наличия в них жидкой дисперсионной среды и неплотной упаковки частиц дисперсной фазы, находящихся под воздействием броуновского движения. Именно под влиянием перехода через предел прочности совершается превращение такого рода систем из тел, которые ведут себя как твердые тела в жидкости, способные деформироваться неограниченно долго без потери ими целостности даже при высоких напряжениях сдвига. [c.68] Понятие предела сдвиговой прочности пришло на смену понятию предельного напряжения сдвига, введенного широко в реологию Е. Бингамом, хотя уже в конце прошлого столетия Ф. Н. Шведовым была показана целесообразность пользов ния величиной, имеющей смысл предельного напряжения сдвига. Только при напряжениях сдвига, превосходящих эту величину, материал может деформироваться как жидкость. Для описания реологических свойств различных легко деформируемых материалов В. П, Воларович в большом числе работ с успехом использовал понятия предельного напряжения сдвига, пластической (бинга-мовской) вязкости и пластичности, как отношения этих величин. [c.68] Вернуться к основной статье