Вязкоупругость и температура

Таким образом, внутренние напряжения о, возникающие в сплошной среде, могут зависеть как от величины деформации и ее скорости, так и от времени, протекшего от начала процесса. Вещества, обладающие такими свойствами, называются вязкоупругими. В некоторых из них преобладают силы упр ости, в других — силы внутреннего трения. Одно и то же вязкоупругое вещество может переходить из упругого состояния в вязкое и обратно в зависимости от давления и температуры. [c.163]

Принцип наложения температурного и частотного факторов. Если учитывать влияние на демпфирующие свойства материала как частоты колебаний, так и температуры, то наиболее удобным способом представления экспериментальных данных является использование принципа температурно-частотной эквивалентности (приведенной частоты) для линейных вязкоупругих материалов [3.2, 3.3]. Согласно этому способу, по одной оси координат откладываются параметры (7 оро/Тр) и т), а по другой— так называемый параметр приведенной частоты шаг, где (О — действительная частота, ат — функция абсолютной температуры Т, То — фиксированное значение абсолютной температуры. Обычно отношения То/Т и ро/р считаются равными единице для широкого диапазона изменения температур и поэтому во внимание не принимаются. Построение генеральных кривых зависимости модуля упругости Е и коэффициента потерь ц от параметра аат исключительно полезно при экстраполяции результатов экспериментов, получаемых при сильно различающихся условиях. Например, в серии экспериментов можно получить данные для диапазона частот от 100 до 1000 Гц и диапазона температур от О до 100 °С, а требуется определить свойства при 50°С и 2 Гц. Для этого сначала используются имеющиеся результаты для построения системы наиболее достоверных генеральных кривых. Эту процедуру наиболее удобно выполнять эмпирически путем задания значений коэффициента ат на основе смещений, необходимых для построения кривой, описывающей зависимость модуля упругости Е от частоты в логарифмических координатах (см. рис. 3.4) при температуре Ti (i = 1, 2,. ..), с тем чтобы кривая была как можно ближе к кривой для зависимости модуля упругости Е от частоты при температуре То. Тем же способом подбираются кривые для зависимостей коэффициента потерь т) от частоты колебаний при температурах Т и То, причем получаются графики, аналогичные показанным на рис. 3.10. Таким образом удается по крайней мере частично компенсировать ограниченные возможности измерительной техники. Типичные графики зависимости ат от температуры показаны на рис. 3.11. [c.117]

Найквиста для систем с одной степенью свободы и с элементами, обладающими вязкоупругими свойствами, которые соответствовали данным экспериментов для различных материалов. Один из этих материалов ЗМ-467 является чувствительным к давлению клеем с высоким значением коэффициента потерь, причем свойства этого материала быстро изменяются с изменением частоты колебаний и температуры. Другой материал [c.155]

Были исследованы четыре варианта демпфирующих слоев. Все они имели одинаковые размеры и отличались материалами вязкоупругих и подкрепляющих слоев. Изменяя расположение материалов в слое, можно было по желанию изменять уровень, демпфирования и диапазон эффективных температур. Чертеж базового демпфирующего покрытия приведен на рис. 6.59. [c.341]

Во многих исследованиях предполагалось, что ползучесть описывается линейными законами вязкоупругости и наследственности, свойственными материалам с ограниченной ползучестью (бетон, полимеры). В меньшей степени использовались нелинейные законы, характерные для материалов с неограниченной ползучестью (металлы при повышенных температурах). Малоизученными остаются также вопросы, связанные с влиянием дополнительного температур- [c.3]

Если вязкоупругое тело подвергается механическому воздействию, его реакция определяется временем и температурой. Так, если тело деформировано на величину е по ступенчатому закону, то ответное напряжение а и соответствующий ему релаксационный модуль М будут функциями времени и температуры [c.149]

Аналогично описывается зависимость от времени и температуры податливости при ползучести, если к телу ступенчато приложено напряжение о e t,T)/a= t,T). Механические свойства вязкоупругого тела называются динамическими, если механическое воздействие изменяется во времени по синусоидальному закону. Так, если вязкоупругое тело деформируется по синусоидальному закону е(со) с малой амплитудой, то ответное напряжение будет также синусоидальным, причем его амплитудное значение прямо пропорционально деформации, но с отставанием по фазе на угол б. Ответное напряжение выражается в виде комплексного числа о =<у + ia", так же как и соответствующий модуль М (а, Т) [c.149]

ЗАВИСИМОСТЬ ВЯЗКОУПРУГИХ СВОЙСТВ ГЕТЕРОГЕННЫХ КОМПОЗИЦИЙ ОТ ВРЕМЕНИ И ТЕМПЕРАТУРЫ [c.173]

Трение полимеров, как правило, увеличивается с увеличением скорости скольжения. Коэффициент трения полимерных материалов с высокой ударной вязкостью, большим удлинением при разрыве и гибкими полимерными цепями особенно сильно зависит от скорости скольжения. В меньшей степени коэффициент трения зависит от скорости скольжения и температуры у полимеров, жесткость которых повышена за счет увеличения густоты сетки, наполнения или армирования. Другими словами, трение полимеров определяется свойствами, зависящими от температуры и времени, т. е. связанными с вязкоупругими свойствами полимеров. Повышение температуры увеличивает температурно-временную зависимость коэффициента трения по сравнению с комнатной температурой. [c.384]

Существуют два принципа суперпозиции, которые играют важную роль в теории вязкоупругости. Первый — это принцип суперпозиции Больцмана, который описывает реакцию материала на различную предысторию нагружения [11]. Второй — принцип температурно-временной суперпозиции (уравнение ВЛФ), описывающий эквивалентность влияния времени и температуры на поведение полимеров. [c.56]

Под нагрузкой полимеры ведут себя как вязкоупругие вещества, а их деформация складывается из трех составляющих упругой, высокоэластичной и деформации вязкого течения. Соотношения между составными частями деформации непостоянны и зависят как от структуры полимера, так и от условий деформирования и температуры. [c.384]

Первое предположение часто не подтверждается при описании макроскопических деформаций, когда обнаруживается нелинейность вязкоупругих свойств. Однако это не является основанием для отрицания возможности применения методов линейной вязкоупругости, поскольку отклонения от линейного поведения (в указанном смысле) могут быть вызваны влиянием постепенного накопления микроразрушений, а не нелинейностью вязкоупругих свойств. В работе [20] показано, что при описании поведения линейных вязкоупругих материалов при различных скоростях деформирования е справедливы обобщенные кривые деформирования с использованием приведенных переменных. В том случае, если поведение материала можно описать методами линейной вязкоупругости, результаты измерений при различных скоростях деформирования и температурах должны образовывать единый график при построении зависимости приведенного напряжения аТо/ еТа от приведенной деформации е/бОт- Обобщенная зависимость строится в логарифмических координатах. Если температура Т постоянна, то эту зависимость можно построить в координатах o = lga/e и e = lgs/s. [c.42]

Для прогнозирования вязкоупругих свойств полимеров, работающих при объемном деформировании в условиях гидростатического сжатия, весьма полезным может быть использование напряженно-временной аналогии (НВА). Однако соблюдение НВА при объемном деформировании строго не доказано, а основывается на известном принципе эквивалентного действия давления и температуры [120, 122]. В связи с этим представляет значительный интерес экспериментально проверить возможность существования НВА при объемной ползучести. [c.174]

Кроме того, если деформация ползучести стремится к некоторой постоянной величине при 1— оо, то окончательное распределение напряжений можно найти и тогда, когда упомянутые аналогии нельзя применить. Например, если на конструкцию из вязкоупругого материала, свойства которого зависят от температуры, действуют не изменяющиеся во времени нагрузки и температура, то можно определить предельные упругие постоянные н свести задачу к линейной задаче теории упругости для неоднородного материала [43]. Влияние такого изменения упругих свойств иа распределение температурных напряжений в реакторе высокого давления показано иа фиг. 18.19. [c.428]

Обратимые тепловые явления простоты ради будут рассматриваться на примере вязкоупругого бруса при одноосном однородном напряженном состоянии а и различных постоянных температурах. Степень анизотропии в принципе не ограничивается. [c.115]

В некоторых случаях можно предположить, что вязкоупругие характеристики описываются соотношениями, подобными соотношениям для ТПМ и тем (см. разд. П, Г). В частности. Хал-пин [39] показал, что действие водяных паров (как один из примеров агента набухания ) в некоторых случаях обратимо и совершенно подобно действию температуры на ТПМ. Согласна [c.129]

В литературе имеется значительная информация о точных и приближенных соотношениях, связывающих вязкоупругие характеристики (см., например, работы [29] и [125]). В ограниченном объеме настоящей главы невозможно воспроизвести все хотя бы наиболее типичные результаты, поэтому здесь речь пойдет только о некоторых соотношениях, которые потребуются в дальнейшем изложении. Более того, здесь достаточно будет использовать обозначения, принятые в изотермической вязкоупругости если вязкоупругие характеристики стационарны, то связывающие их соотношения будут справедливы независимо от того, являются или не являются эти характеристики функциями температуры. Температурные эффекты включаются в описание таким же образом, как это было сделано в разд. II, Е. [c.135]

В этом разделе при помощи принципа соответствия будет проведен анализ динамических задач для вязкоупругих тел как при стационарных периодических режимах, так и при нестационарных режимах нагружения. Для того чтобы можно было непосредственно использовать упругие решения, будем предполагать, что не происходит старения материала и что поле температур стационарно или хотя бы что необратимые изменения в свойствах материала малы в течение каждого цикла нагружения или в течение времени нестационарного воздействия. Напомним дополнительные требования, состоящие в том, что конфигурация граничных поверхностей не меняется (за исключением малых перемещений) и что граничное условие в напряжениях не может смениться условием в перемещениях, и обратно. [c.165]

Весь дальнейший анализ будет построен для линейно-упругих материалов или материалов с ломаной диаграммой деформирования. Такое предположение приемлемо для большинства однонаправленных материалов при кратковременном нагружении. Пластичность и вязкоупругость, свойственные некоторым связующим, благодаря превалирующей роли волокон в восприятии внешней нагрузки проявляются при нормальной температуре относительно слабо (см. рис. 5—8). Для анализа композиционных материалов можна использовать теории вязкоупругости и пластичности, однако для большинства инженерных приложений это приводит к применению численных методов. В то же время но теории упругости для большинства практических задач получают приемлемые результаты. [c.74]

Заметим, что в некотором диапазоне температур и напряжений мгновенно-пластические деформации исчезают, а в более узком диапазоне для большинства материалов уравнения вязкоупругости и вязкопластичности относительно напряжений линеаризуются. Пример теоретического построения кривых ползучести для сложного деформационного процесса в трубчатых образцах политетрафторэтилена (комнатная температура), подвергавшихся одновре- [c.62]

Для многих материалов графики зависимостей вязко шругих свойств от времени и температуры можно легко наложить друг на друга. Измеренные значения параметров вязкоупругих свойств рассхматриваются как функции приведенного времени //ст или приведенной частоты айт, где ат — температурный коэффициент сдвига. [c.174]

Наоборот, можно сравнивать расчетные обобщенные кривые с кривыми, рассчитанными по свойствам отдельных фаз для времен и температур, для которых имеются экспериментальные данные о вязкоупругих свойствах композиции. Такой подход был использован авторами работы [39] при анализе вязкоупругих свойств триблок-сополимеров. Они использовали метод аддитивности податливостей для представления зависимости вязкоупругих свойств от состава композиции. Авторы работы. [53] использовали эквивалентную механическую модель 2 (см. рис. 4.4), и уже для выбранных конкретных параметров модели они применили представления об аддитивности модулей. [c.176]

В твердом теле, т. е. в области давлений Р и температур Т, ограниченной линией плавления, деформации являются упруг ми или пластическими. Впрочем, в ряде сред наблюдаются сложные деформации типа вязкоупругих, упругопластических или вязкопла-стических. В областях жидкости, газа и нлазмы чаще всего дефо<р-мации носят вязкий характер. Система уравнений в частных производных, описывающих поведение сплошной среды, содержит три группы уравнений. К первой относятся законы сохранения массы, количества движения и энергии. Тензорный характер напряжений [c.11]

Упрощаюшие предположения, которые часто вводят при решении задач независимость вязкоупругих свойств материала от температуры разделение задачи на вязкоупругую и температурную рассмотрение установившихся режимов. Дальнейшее упрощение связано с тем, что вместо вязкоупругой задачи решают упругую, а поглощаемую энергию учитывают с помощью коэффициента потерь. В уравнении теплопроводности функцию источников тепла усредняют за цикл колебаний. [c.25]

Лля решения квазистатических задач теории вязкоупругости и термовязкоупругости успешно применяются методы, основанные на принципе Вольтерры и преобразовании Лапласа [33]. Об этом речь пойдет в гл. 8. Сложнее обстоит дело в том случае, когда свойства материала сильно зависят от температуры, т.е. функции релаксации и ползучести зависят от температуры. Это обстоятельство существенно усложняет задачу и делает фактически непригодными упомянутые выше методы ее реше1шя. [c.112]

Временные эффекты сильно зависят от уровня напряжений и проявляются в первую очередь вблизи края трещины. Во многих случаях концевые области, где существенны временные эффекты, малы по сравнению с размерами трещины и тела, и вне них материал деформируется упруго (вязкоупругого), это позволяет сформулировать [12] квазистационарное приближение кинетической теории трещин. Согласно этой теории, если рост трещины нормального разрьша (а только этот вид трещин и будет рассматриваться в главе) происходит медленно (так что при ее продвижении на расстояния порядка нескольких концевых областей внешние нагрузки, а следовательно, и коэффициент интенсивности напряжений М, меняются мало), то скорость роста трещины и будет функцией коэффициента интенсивности напряжений (при данной среде и температуре). Эта материальная функция характеризует трещиностойкость материала. Если пользоваться обратной к ней функцией, то критерий роста трещины можно записать в виде аналогичном (3.2.6) [c.188]

Существенный вклад в конкретизацию формы определяющих соотношений внесли законы термодинамики. Давно установлена градиентность формы для обратимых процессов. Некоторые конструктивные результаты пол)Д1ены для неупругих деформаций (пластичность [5], линейная вязкоупругость [6]). Оказалось возможным показать [7], чго в рамках термодинамики, основанной на функциональном представлении тепловых и механических параметров [6], из условия КПД<1 в замкнутом цикле по деформациям в/у и температуре Г, для вьшолнения которого требуется удовлетворение условия [c.86]

Значительную роль в механизме электроизолирования анода играют структурно-механические свойства частиц полимера [95, 99, 100]. Электроосажденные осадки обладают вязкоупругими и пластичными свойствами. Излишне высокая пластичность пленкообразователя приводит к снижению предельного значения электрических параметров нанесения в связи со стенанием осадка с поверхности анода из-за низкого значения вязкости при возрастании температуры анода, а следовательно, к снижению электросопротивления анода. Отсутствие на де- j формационной кривой осадка участка эластической деформации за счет возрастания жесткости вызывает увеличение поляризационной составляющей электросо- [c.18]

Бурное развитие современной техники неизбежно выдвигает перед механикой деформируемого тела новые, все более сложные задачи. Традиционные материалы ставятся в чрезвычайно сложные условия высоких температур и давлений, внедряются новые материалы — различные высокожаропрочные сплавы, композиционные материалы, высокопрочные и высокомодульные волокна. Это привело к необходимости, наряду с моделью упругого тела, рассматривать другие модели деформируемого тела, широко применять в инженерных расчетах уже давно сложившиеся методы теории пластичности, ползучести, вязкоупругости, статистические и вероятностные методы при переменных напря- жениях и т. д. За последнее время определилось новое направление механики твердых тел, которое получило название механики разрушения. Развитие этого направления будет опираться на перечисленные теории деформируемого тела, причем они приобретают новое, более широкое значение. Это относится и к теории упругости. В этой связи академик Ю. Н. Работнов в одной из своих статей заметил Теория упругости нашла в наши дни новую область приложения в физике кристаллов, в теории разрушения теория упругости в известном смысле переживает второе рождение и истинная ценность ее только теперь раскрылась в полной мере . [c.6]

Процесс- наращивания характеризуется изменением формы тела, изменением температуры и объемных сил, граничных условий. Кроме того, при наращиванци изменяются физико-механические свойства материала в зависимости от времени и координат, иоскольку процесс старения протекает неодинаково в различных элементах тела. Указанные явления происходят при последовательном возведении и загрузке сооружений, при выращивании кристаллов, при фазовых переходах в вязкоупругих Тедах и т. д. [c.27]

Одним из типов ТСМ является композит, состоящий из двух или нескольких фаз, которые представляют собой термореологически простые материалы (ТПМ), являющиеся вязкоупругими в некотором интервале температур и имеющие разные коэффициенты смещения ат. В дальнейшем такой тип композита будет обозначаться как ТСМ-1 о нем пойдет речь в разд. IV, В при определении эффективных характеристик композитов. [c.122]

Рассмотрим сначала первый из названных классов композитов. Для нестационарного поля температур в этом случае используются определяющие уравнения (63) или (64), записанные через эффективные модули или податливости. Предположим, что при некоторой фиксированной температуре Tr известны выражения эффективных характеристик и коэффициентов теплового расширения композита через характеристики его фаз. Предположим, далее, что только одна фаза является вязкоупругим (в области рассматриваемых температур) н термореологически простым материалом с коэффициентом [c.159]

Первая из этих проблем теоретически исследована в работе Стройка [113], в которой получены удобные для применения приближенные уравнения для вычисления комплексных модулей по характеристикам свободных колебаний в произвольных линейных вязкоупругих образцах. Предлагается также метод оценки точности полученного решения. Один из важных результатов относится к точности самих уравнений, обычно используемых для определения комплексных модулей эти уравнения выводятся из элементарного дифференциального уравнения свободных. колебаний, получающегося из соответствующего уравнения для упругого материала при замене упругих постоянных комплексными модулями и податливостями. Хотя в большинстве случаев такое уравнение не является точным, Стройк установил, что для вязкоупругих материалов с малыми тангенсами углов потерь, таких, например, как аморфные полимеры при температуре ниже Tg, эта элементарная теория дает результаты, хорошо согласующиеся с истинными характеристиками. [c.181]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...