ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Развитие деформации во времени при постоянном крутящем моменте из "Ротационные приборы Измерение вязкости и физико-механических характеристик материалов " В этом методе задают различные постоянные крутящие моменты и наблюдают за развитием деформаций. В результате приложения нагрузки в материале со скоростью звука развивается идеально упругая деформация уц, затем запаздывающая во времени деформация Уз прямого упругого последействия и необратимая деформация течения. [c.99] При идеально упругом поведении материала у представляет однозначную монотонную функцию напряжения, не зависящую от предыстории напряженного состояния. Идеально упругая и запаздывающая деформации прямого последействия обратимы и характеризуют чисто упругие свойства материала. При снятии нагрузки наблюдается упругое восстановление, при котором после идеально упругой деформации совершается обратное упругое последействие. [c.99] Следует иметь в виду, что в работах школы П. А. Ребиндера [22, 23] развивающаяся во времени обратимая деформация называется эластической, а обратное упругое последействие — последействием 2-го рода. Согласно широко распространенной за рубежом терминологии X. Лидермана [41 ] деформации упругого последействия называются деформациями обратимой ползучести (крипа). [c.99] В практике реологических исследований приходится встречаться с большим многообразием материалов, у которых различна относительная роль идеально упругих, запаздывающих упругих деформаций и деформаций течения — необратимой ползучести. Во многих случаях трудно или невозможно разграничить эти деформации. Однако для реологической характеристики материалов полезно даже приближенное их разграничение. [c.99] В методе М = onst регистрация 7,, определяется временем приложения постоянного крутящего момента. В лучших, описанных в литературе исследованиях продолжительность задания постоянного момента составляла 0,01 сек. До настоящего времени отсутствует теоретический анализ условий задания за малые отрезки времени постоянных крутящих моментов в вязко-упругих средах. Поэтому неясно, насколько эффективно могут быть использованы современные быстродействующие автоматические устройства для задания постоянных крутящих моментов. Важную роль здесь должен играть инерционный фактор и могут проявляться колебательные процессы. Качественно на это обращалось внимание в работах [13, 27]. [c.100] Так как скорость упругого последействия наибольшая в момент приложения нагрузки, то особенно в легко деформируемых материалах, за время достижения постоянного момента может в большей или меньшей мере развиться упругое последействие. Вследствие неопределенности того, каково соотношение между уи и в момент осуществления условия М. = onst, измеряемую при этом величину принимают условно мгновенной. Если запаздывающие деформации нарастают достаточно медленно, то деформации, измеряемые в определенном узком интервале времени после достижения условия М = onst, оказываются независимыми от времени. Находимые таким образом значения 7 = и их можно рассматривать как действительно идеально упругие деформации [23]. [c.100] Определение свойств материала, как идеально упругого тела, требует знания зависимости (т). Измерения проще всего вести в ротационных приборах с высокой неоднородностью напряженного состояния, так как она соответствует большим зазорам между измерительными поверхностями и поэтому их большим относительным смещениям (при заданном М). [c.100] Если величина обратимых деформаций значительна (больше 1%), то они характеризуются как высокоэластические. Тогда модули тоже именуются модулями высокоэластических деформаций. [c.101] Отношение GJ G p определяет положение материала в ряду тел, на крайних позициях которого находятся упругие жидкости и твердые тела типа кварца. Для высокоэластичных полимеров оно достигает 10 , у пластичных дисперсных систем может снижаться до нескольких единиц, для кварца, алмаза и подобных им тел оно практически равно единице. По П. А. Ребиндеру X = Gq (+ + G p) — мера эластичности материала. В работах его школы обычно принимается, что / = /ц + J р, где J характеризует всю обратимую деформацию. [c.101] Если функции (т) и у р (т) линейные, то область упругих деформаций, в которой это условие справедливо, является областью линейного вязко-упругого поведения материала. Установление этого факта чрезвычайно важно, так как линейная теория вязко-упругости хорошо разработана [23], что определяет широкие возможности для оценки поведения линейных тел в различных условиях. [c.101] В тех случаях, когда пропорциональна х, необратимую ползучесть можно однозначно характеризовать ньютоновской вязкостью, равной т ууст- Тогда линейное поведение материала )асиространяется также на область необратимой ползучести. Ньютоновская вязкость, определяемая в условиях ползучести на основе измерений скорости необратимых деформаций, представляет наибольшую ньютоновскую вязкость материала т) д. [c.101] Надежное расчленение деформаций Уд и и определение в таких условиях Yap представляет сложную и трудоемкую экспериментальную задачу, так как для этого требуются многократные наблюдения завершения упругого обратного последействия — процесса, протекающего с затухающей скоростью. [c.101] Высокоэффективным приемом ускорения завершения обратного последействия является нагревание материала после снятия нагрузки. [c.101] Такое нагревание допустимо, конечно, только в тех случаях, когда повышение температуры не вызывает изменений структуры материала (фазовые превращения и т. д.). [c.101] Так же, как кинетика релаксации напряжения определяется спектром времен релаксации, развитие запаздывающих упругих деформаций зависит от спектра времени запаздывания. В линейной области эти спектры времени релаксации и запаздывания связаны однозначной зависимостью. Поэтому достаточно знать один из них для характеристики другого [5]. [c.103] Обработка результатов измерений ползучести достигла наибольшего прогресса в области исследований полимеров. Было установлено, что если функцию Fg изобразить графически, используя логарифмическую шкалу времени, то все кривые F [t), полученные при различных температурах и т = onst, могут быть совмещены переносом вдоль оси времени. Этот метод температурно-временной суперпозиции детально описан Дж. Ферри 33] для аморфных полимеров в высокоэластичном состоянии и для области их перехода в стеклообразное состояние. В последнее время было показано [56], что метод температурно-временной суперпозиции может быть с большим успехом использован для полимеров в текучем состоянии. Параметром, нормирующим совмещение кривых fg (О, получаемых для различных температур, служит величина т] б. Отсюда следует очень важный вывод о существовании нормированного по т] б универсального температурно-инвариантного спектра времен запаздывания полимеров в текучем состоянии. [c.103] В простейшем случае, когда поведение материала в области обратимой ползучести можно моделировать кельвиновским телом, для описания запаздывающей упругой деформации фундаментальное значение имеет величина времени запаздывания Эд. Оно определяется как время, за которое достигается деформация Уз = (1 — е ) В работах П. А. Ребиндера время запаздывания обычно называется временем эластической релаксации. [c.104] Если материал ведет себя как совокупность максвелловского и кельвиновского тел (аппроксимируется последовательным соединением этих элементов), то обычно Эд 0р, где 0р — максвелловское время релаксации. При подобном модельном описании запаздывающей деформации может быть использовано также понятие вязкости т]д, которая П. А. Ребиндером называется вязкостью эластичности [22], X. Лидерманом — внутренней вязкостью [41 I. Часто допущение о простой зависимости 63 от деформации или времени позволяет получить прекрасное согласие такого рода зависимостей с экспериментом. Примером этого может служить работа [23 ], в которой для полимеров в текучем состоянии было принято, что 03 1/7э- Это означает, что период запаздывания растет с разворачиванием гибких цепей макромолекул. [c.104] Когда задаются достаточно высокие постоянные напряжения, то кривые кинетики деформации приобретают характерный S-образный вид и оказываются состоящими из трех участков. Первый из них соответствует рассмотренному выше развитию обратимой ползучести, на которую с той или иной интенсивностью накладывается необратимая ползучесть. На втором участке наблюдается квазиустановившееся течение. Третий участок характеризуется ускорением натекания необратимых деформаций и завершается достижением установившегося течения. [c.105] Вернуться к основной статье