ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Установившиеся режимы течения и зависимости касательного и нормальных напряжений от скорости деформации из "Ротационные приборы Измерение вязкости и физико-механических характеристик материалов " Если при построении кривых течения масштабы логарифмических шкал D и т одинаковы, то ньютоновским режимам течения отвечают прямые с угловыми коэффициентами, равными единице. Удобство изображения результатов опытов в координатах Ig D и Ig т определяется тем, что на этих графиках может быть, кроме того, представлена зависимость т (7) так, как это показано пунктирной кривой на рис. 55, в. При этом верхняя часть кривой т,1 (7) изображена предположительно, поскольку в литературе для этого нет данных. Область, заключенная между пунктирной и сплошной кривыми, описывает переходные режимы деформирования, при которых совершается изменение структуры в материале при постоянной скорости деформации или при постоянном напряжении сдвига (показано стрелками). Рассматриваемые здесь переходные режимы в методе Q = onst соответствуют нисходящим ветвям кривых т (7), в методе М = onst — участкам S-образных кривых 7 (/) от точки перегиба до выхода на установившийся режим течения. [c.119] Эффективная вязкость зависит как от D, так и от т, поэтому предлагалось [59] представлять ее в функции Dx, характеризующей мощность потока и определяющей расход энергии на поддержание определенного уровня разрушения в системе. На рис. 55, а линии Ig(Dx) для различных значений Dx идут параллельно пунктирной прямой с угловыми коэффициентами, равными единице. [c.119] Филипповым [49]. Для нахождения т] б с успехом удается применять также метод графической экстраполяции зависимости от т к т О, откладывая по оси ординат Ig т э, по оси абсцисс т. Этим приемом широко пользуются при обработке результатов измерений вязкости в полимерных системах. Сказанное иллюстрируется, по опытам А. Я- Малкина, данными рис. 56 для расплава полиэтилена при различных температурах. Стрелками на оси абсцисс показаны экспериментально полученные значения Прямые, проведенные по точкам, дают результаты измерения эффективной вязкости. [c.119] Высказывавшиеся Г. М. Бартеневым [4 в общем виде сомнения в существовании режимов ньютоновского течения у полимеров и возможность находить указанным выше методом экстраполяции лишены основания (это справедливо для эластомеров). [c.120] Так как тепловыделение при течении жидкостей определяется мощностью потока, равной Dx, то отсюда следует, что в высоковязких средах определение невозможно. Среди современных работ по измерениям т) наибольший интерес представляют работы Мерилла с соавторами [43]. [c.120] Если кривые течения имеют симметричную форму, то это значит, что их можно рассматривать как кривые нормального распределения между предельными значениями ньютоновской вязкости [54]. Вводя понятие нормализованной логарифмической вязкости Ф = (Ig Цэ — Ig ri )/(lg — Ig Ti ) и пользуясь применяемыми в статистике методами линеаризации кривых нормального распределения, получают линейные зависимости Ф от Ig D или Ig (От). Это полезные методы обработки результатов измерения вязкости неньютоновских жидкостей. Первый из них был предложен X. Умштеттером [54], второй описан в работе [59]. [c.120] Функция 0 может быть также с успехом использована для концентрационно-температурно-инвариантной характеристики вязкостных свойств многих растворов полимеров. Следует, однако, иметь в виду, что в этом случае она не является универсальной. В настоящее время не ясно, в каких случаях для растворов полимеров лучше пользоваться функцией 0, а когда методом Бьюкки. [c.121] Что касается пользования универсальной температурно-инвариантной зависимостью для вязкостных свойств полимеров в конденсированном состоянии, то рассмотренные выше задачи решаются грубо приближенно, так как представленная на рис. 57 функция 0 осредняет результаты использованных для ее построения данных с погрешностями около 100%. [c.122] Из существования универсальных температурно-инвариантных функций 0 и F следует (см. рис. 57), что для полимеров и их концентрированных растворов Т,1 onst и у,г Г д onst. Это значит, что нижний предел прочности в первом приближении представляет универсальную постоянную для полимерных систем, а соответствующее ему критическое значение скорости деформации обратно пропорционально наибольшей ньютоновской вязкости. Опираясь на эти простые правила, можно легко контролировать опыты, проводимые с полимерами различного молекулярного веса при разных температурах. [c.122] Очень важной характеристикой вязкостных свойств материалов является энергия активации (Е) вязкого течения, которая определяется, как обычно, из уравнения Аррениуса по угловому коэффициенту прямой, описывающей зависимость Ig т] от 1/Т, где Т — абсолютная температура. При исследовании аномальновязких систем встает вопрос об определении энергии активации с учетом зависимости вязкости от D и т. Очевидно, зависимость Ig Л = /(1 /Л можно получить при различных постоянных значениях D и т, что определяет величины и Е . В работе [361 было качественно показано, что энергия активации должна более сильно зависеть от D, чем от т. В дальнейшем к этому вопросу неоднократно возвращались в связи с измерениями вязкости в полимерных системах. Для полимеров в текучем состоянии, которые описываются температурно-инвариантной функцией 0 величины Е . = т- о = onst, тогда как Е с повышением D может уменьшаться в несколько раз по сравнению со значением Е, определяемым для режима ньютоновского течения с наибольшей вязкостью. [c.122] Для характеристики процесса разрушения структуры в упругих жидкостях значительный интерес представляет определение условий перехода от ньютоновских режимов течения к неныото-новскому, т. е. от нижней или верхней ньютоновских ветвей кривой течения к ее структурной ветви. [c.123] Переход от нижнего ньютоновского режима течения к неньютоновскому связан со следующими изменениями характера процесса деформирования. В первом случае скорость самопроизвольной перестройки структуры в материале под действием теплового движения выше скорости принудительного разрушения структуры под действием его деформирования. Поэтому можно принять, что на режиме ньютоновского течения структура материала не изменяется . Переход к неньютоновскому течению означает, что на свойства материала начинает влиять принудительное разрушение его структуры. Это изменение режимов деформирования материалов А. А. Трапезников и В. А. Федотова [31 ] связали с переходом от монотонных кривых т (/), получаемых в методе й = onst, к кривым с максимумом. Таким образом, для неньютоновских жидкостей впервые был поставлен вопрос о связи между характером режимов установившегося течения и видом зависимости т (i). Выше указывалось, что в методе Q = onst у зависимостей т (t) экстремум появляется при достижении критической скорости деформации. Этой скорости соответствует нижнее — наи-низшее значение предела прочности т , которое в работе [31] было названо пределом текучести т, . [c.123] Здесь нужно указать на то, что экспериментальное доказательство А. А. Трапезниковым и В. А. Федотовой существования нижнего предела прочности по достаточно резкому переходу от монотонных кривых X t) к кривым с максимумами основывалось на некритическом использовании ими опытных данных и заслуживает особого разбора. Их опыты проводились с очень мягким динамометром и легкорелаксирующей высокоэластичной системой (4%-ный раствор нафтената алюминия в декалине). В этих условиях переход через предел прочности может сопровождаться значительным повышением скорости деформации в результате разрушения структуры и поэтому измерение предела прочности производится фактически при более высоких скоростях деформаций, чем те скорости, которые отвечают установившимся режимам течения. [c.123] При использовании очень жестких динамометров даже с высокочувствительными схемами регистрации напряжений переходы через предел прочности удается обнаружить только при скоростях деформаций, значительно превышающих критическую скорость, отвечающую достижению нижнего предела прочности. Это было показано для упругих жидкостей и связано с тем, что при у, не очень сильно превышающих разрушение структуры при переходе через предел прочности выражено слабо и максимум на кривых т (/) трудно зарегистрировать [55]. [c.124] Все сказанное о связи характера нижнего ньютоновского и неньютоновского режимов течения с видом кривых т (у) и т (/) для упругих жидкостей можно резюмировать так. С повышением скорости деформации, когда на кривых т t) появляются максимумы, установившиеся режимы течения становятся неньютоновскими. Усиление аномалии вязкости и резкость проявления максимумов на кривых т (/) происходит симбатно и притом постепенно. Поэтому определение условий этого перехода, т. е. значений и т , представляет очень трудную экспериментальную задачу. До сих пор не предложено ее надежного решения. Грубо приближенный способ их оценки для полимерных систем был указан выше. [c.124] В отношении верхнего значения предела прочности (т д) для упругих жидкостей в литературе отсутствуют какие-либо экспериментальные данные. [c.124] Перейдем к рассмотрению вязкостных свойств пластичных дисперсных систем. Их вязкостная характеристика часто бывает значительно более сложной, чем для неньютоновских жидкостей. Это обусловлено прежде всего двумя обстоятельствами легкостью необратимых изменений структуры и свойств пластичных дисперсных систем под влиянием деформирования и проявлением у них пристенного эффекта. [c.126] Вернуться к основной статье