Обратимость высокоэластической деформации

Интересное явление было обнаружено при создании перерывов в действии нагрузки на образец (отдыха), во время которых, вследствие обратимости высокоэластической деформации, последняя полностью снималась. Однако всякий раз после повторного загружения деформация догоняла тот уровень, которого она достигла бы к этому моменту, если бы образец не подвергался отдыху (время отдыха при этом из рассмотрения исключается, т. е. учитывается то чистое время, в течение которого образец нагружен). Описанная картина изображена ка рис.4.109. Интересно заметить, что чем больше отношение отрезков времени отдыха [c.349]

Механические свойства и их изменения под влиянием различных факторов. Полимеры отличаются наличием определенного запаса прочности и в то же время способны к значительным механически обратимым (высокоэластическим) деформациям. При определенных величинах напряжения и деформации пластические массы, подобно металлам, подчиняются закону Гука. Выше определенного предела линейная зависимость между напряжением и деформацией нарушается и пластмасса начинает течь , приобретая при относительно небольшом увеличении напряжения значительную остаточную деформацию. [c.390]

Неравновесное высокоэластическое состояние полимеров связано с тем, что система линейных цепных молекул не может находиться одновременно и в состоянии полного равновесия и быть напряженной. Всякое напряжение в такой системе будет вызывать или необратимые деформации или течение материала. В результате этого напряжения неизбежно будут уменьшаться и исчезать. Однако вследствие больших размеров молекул вязкость материала может оказаться настолько значительной, что даже за большие промежутки времени процесс течения практически может оказаться незаметным. В этом случае приложенное напряжение не может исчезнуть и вызывает обратимую высокоэластическую деформацию. Таким образом, высокоэластичность проявляется в полной мере тогда, когда необратимой деформацией развивающегося процесса можно пренебречь по сравнению с обратимой высокоэластической деформацией. Таким образом, даже в случае установившейся равновесной высокоэластической деформации линейного полимера в действительности реализуется состояние неполного равновесия. [c.20]

Действительно, рассматриваемое явление выражается в резком возрастании податливости тех или иных структурных элементов при достижении некоторого характерного напряженного состояния, вследствие чего становится возможным развитие больших деформаций. Возможно, что рассматриваемое возрастание податливости в полимерах по физическому механизму, по крайней мере в некоторых случаях, имеет много общего с переходом в пластическое состояние низкомолекулярных тел. Однако в полимерах в отличие от низкомолекулярных кристаллов между твердым (стеклообразным) и пластическим (текучим) состояниями лежит высокоэластическая область. При обсуждении в гл. V влияния гидростатического давления на рассматриваемое явление отмечалось, что в принципе возможны различные физические механизмы, приводящие к развитию больших деформаций в полимерах, причем некоторые из них могут отвечать за развитие действительно пластических, а другие —обратимых (высокоэластических) деформаций. В соответствии с этим описание наблюдаемых явлений может быть выполнено с помощью различных критериев, определяющих положение и форму критических поверхностей в пространстве напряжений. Реализация того или иного случая зависит от того, какая из различных критических поверхностей будет отвечать меньшим значениям напряжений при выбранной геометрической схеме нагружения. Возможность существования различных критических явлений и отвечающих им различных критериев особенно важна для интерпретации наблюдаемых экспериментальных фактов. [c.202]

Отличительной особенностью резин является их способность к большим обратимым (высокоэластическим) деформациям. Б широком диапазоне температур резины практически несжимаемы. Температура стеклования их лежит в интервале от —110 до —40 °С. Резины обладают высокой усталостной прочностью, износостойкостью, низкой газо- и влагопроницаемостью. [c.486]

Изделия в вулканизационных формах прессуются в поле переменных температур и давлений при сложнонапряженном состоянии. Часто имеет место наряду с объемной деформацией течение, что должно приводить к появлению обратимой высокоэластической деформации, вследствие чего наблюдается эластическое восстановление. В процессе формирования свойств материалов изделия при вулканизации изменяется соотношение обратимой и необратимой деформаций, которое зависит от температуры, вида напряженного состояния, величины деформации, режима механического нагружения в пресс-формах и формирующихся свойств материалов вулканизуемого изделия. От этих же так называемых технологических факторов будет зависеть и эластическое восстановление, вызывающее усадку. Характерной особенностью усадки, связанной с эластическим восстановлением, является неравенство равновесных линейных усадок в различных направлениях — изменение формы, т. е. прямое следствие эластического восстановления. Изменение формы наблюдается даже в условиях практически всестороннего сжатия, как это бывает при прессовании образцов-дисков [268]. В этом случае изменение формы должно происходить за счет объемной сжимаемости. Данные рис. 2.5.15 показывают, что при малых давлениях р О усадки по диаметру и высоте становятся одинаковыми и основной вклад в усадку вносит термическое сокращение оно происходит для равномерно нагретых тонких образцов-дисков по достижении равновесных значений температур и усадок достаточно равномерно во всех направлениях. [c.103]

Вязкотекучее состояние. До сих пор мы полагали, что при высокоэластической деформации не происходит вязкого течения полимера и поэтому вся деформация является обратимой. Однако в реальных условиях такая картина наблюдается редко и процесс высокоэластической деформации сопровождается обычно процессом вязкого течения. [c.44]

Резина — продукт, получаемый при смешении каучука с наполнителями и другими ингредиентами с последующей вулканизацией. Вулканизацию применяют для придания резине механической прочности, высокой эластичности и стойкости к растворителям. Свойства резины определяются свойствами и относительным количеством основных компонентов (каучука, серы, наполнителей, противостарителей и т. д.), режимом изготовления резиновых смесей, степенью и способом их вулканизации. Так, эластичность резины зависит от количества присутствующей в ней серы, в связи с чем резина подразделяется на мягкую (2— 8% серы), средней твердости (12—20% серы) и повышенной твердости (25—60% серы). Добавка газовой сажи способствует повышению прочности резины, а добавка пластификаторов — повышению ее морозостойкости. Резине свойственна упругая (высокоэластическая) деформация, пределы практически обратимой деформации резины в 20—30 раз больше чем у стали. Ее способность к упругим деформациям зависит от температуры. Высокой объемной упругостью резина напоминает жидкость. [c.39]

Пространственно-сетчатая структура вулканизированных резин определяет многие их свойства (табл. 9.6). Резинам свойственна большая обратимая деформация, достигающая 1000%, при сравнительно низких напряжениях. Структура резины и температура определяют скорость развития деформации под нагрузкой. Под действием приложенной нагрузки свернутые макромолекулы раскручиваются. Деформация развивается медленно и отстает по фазе от напряжения. При разгрузке резины макромолекулы принимают первоначальную зигзагообразную форму. Наблюдается остаточная деформация резины, состоящая из не успевшей восстановиться замедленной высокоэластической деформации и из деформации текучести, вызванной частичным разрывом поперечных химических связей при нагружении. [c.248]

Если величина обратимых деформаций значительна (больше 1%), то они характеризуются как высокоэластические. Тогда модули тоже именуются модулями высокоэластических деформаций. [c.101]

Таким образом, наряду с податливостью материал уплотнительного элемента должен обладать высокой механической прочностью, упругостью, способностью к значительным обратимым деформациям, т. е. высокой эластичностью. Общая деформация е такого материала складывается из трех составляющих обратимой высокоэластической, необратимой пластической и упругой, т. е. [c.7]

Вязкая деформация —деформация, развивающаяся во времени в процессе при ложения и изменения нагрузки, при достаточном времени после полной разгрузки исчезает и, значит, является упругой гву. При небольшом времени после разгрузки имеет место остаточная деформация, которая по существу является упругой (деформацией упругого последствия) ввиду обратимости ее во времени. Наличие высокоэластической деформации, обусловленной изменением конфигурации гибких молекулярных цепей, является принципиальной особенностью полимерных материалов, отражающейся на их поведении при деформировании. Природа высокоэластической деформации подробно описана в книге [49]. [c.139]

Точка Тхр является температурой хрупкости. При температуре ниже Тл-р полимер становится хрупким, т. е. разрушается при очень малой величине деформации. Разрушение происходит в результате разрыва химических связей в макро.молекуле (например, для полиметилметакрилата Т< = 100° С, Тхр=+ 0°О, для полистирола Т, = 100° С и r.ip = 90° С, для поливинилхлорида Тс = = 81°-С, Т р = — 90° С для резины на основе натурального каучука Тс = — 62° С, Тхр = — 80° С). С повышением температуры увеличивается энергия теплового движения молекул, и когда температура становится достаточной, чтобы проявилась гибкость молекул, то полимер переходит из области / в область //. Небольшие напряжения вызывают перемещение отдельных сегментов и их ориентацию в направлении действующей силы. После снятия нагрузки молекулы в результате действия меи<молекулярных сил принимают первоначальную равновесную форму. Высокоэластическое состояние характеризуется значительными обратимыми деформациями (сотни процентов), в этой области развиваются упругая и высокоэластическая деформации Около точки кроме упругой и высокоэластической деформации, возникает и пластическая. [c.395]

При действии больших напряжений в стеклообразных полимерах развиваются большие деформации, которые по своей природе близки к высокоэластическим. Эти деформации были названы А. П. Александровым вынужденно-эластическими, а само явление— вынужденной эластичностью. Вынужденно-эластические деформации могут проявляться Б интервале температур Тхр — Тс, а при нагревании выше Тс они обратимы, т. е. образец полностью восстанавливается до первоначального размера. Диаграмма растяжения стеклообразного полимера показана на рис. 209. Область / является областью обратимой упругой деформации, а в области // происходит процесс высокоэластической деформации. [c.397]

Природа высокоэластической деформации так же, как и в линейных полимерах, состоит в обратимом изменении конформации полимерной молекулы, но максимальная деформация при растяжении обычно не превышает 5—15%. [c.398]

Деформации обоих видов являются вполне обратимыми Упругая деформация исчезает мгновенно после снятия нагрузки, высокоэластическая — по истечении некоторого времени. Кинетика развития высокоэластической деформации в большой степени зависит от температуры. С повышением температуры время установления высокоэластической деформации резко сокращается. [c.211]

На участке однородного растяжения текучесть отсутствовала, на что указывает обратимость деформации после разгрузки. Можно полагать, что в начале растяжения развиваются упругие и высокоэластические деформации, причем первые в результате накопления релаксационных изменений в значительной мере замещаются высокоэластическими, имеющими кинетическую природу. В [6] также показано, что растяжение полиэтилена связано с прохождением нелинейных релаксационных процессов, ускоряющихся экспоненциально при возрастании напряжения. [c.48]

Исследование высокоэластической деформации каучука и резины как обратимого изотропного процесса при малых скоростях нагружения приводит к установлению зависимости напряжение — деформация в так называемых равновесных условиях. Однако переход резины из исходного (недеформированного) состояния в конечное (деформированное) происходит постепенно, и в конце наблюдения в деформированном образце равновесие еще не наступает. [c.9]

Высокоэластические деформации резин характеризуются большей величиной по сравнению с упругими деформациями твердых тел при относительно малом сопротивлении деформированию. Так, при одной и той же малой деформации растяжения напряжение в металлах на 4—5 порядков выше, чем в резине. Резины способны растягиваться без разрушения до нескольких сот процентов, причем их удлинение при разрыве на 2—3 порядка выше, а сопротивление разрыву в 5—30 раз ниже, чем у стали. Как упругие, так и высокоэластические деформации обратимы. Качественное различие упругих и высокоэластических материалов связано с молекулярной структурой и механизмом их деформирования [2, 3]. [c.5]

Поскольку в состав спектра времен релаксации для упруговязких систем входят характеристики как обратимой высокоэластической, так и необратимой деформации течения, в соответствии с (2.1.19) эффективная вязкость зависит от обеих характеристик. [c.50]

Ориентация волокон происходит при их формовании за счет пластической деформации, сопровождаемой высокоэластической деформацией. Последняя вызывает обратимые явления — усадку вытянутого волокна по длине нри его нагреве. [c.260]

Кроме рассмотренных выше обратимых упругой и высокоэластической деформаций, полимеры могут, конечно, иметь и необратимые пластические деформации. Следует, однако, отметить, что в сетчатых полимерах, которые используются в качестве связующих в стеклопластиках, истинные пластические деформации возникают только при достаточно высоком уровне напряжений, превышающем допустимый. [c.4]

Пластические деформации необратимы и не вызывают внутренних напряжений. Высокоэластические деформации механически Обратимы, но рост внутренних напряжений от высокоэластических деформаций может протекать также и во времени. Только упругие деформации в прямой зависимости определяют величину внутренних напряжений. [c.38]

Резина как технический материал отличается от других материалов высокими эластическими свойствами, которые присущи каучуку — главному исходному компоненту резины. Она способна к очень большим деформациям (относительное удлинение достигает 1000 %), которые почти полностью обратимы. При нормальной температуре резина находится в высокоэластическом состоянии и ее эластические свойства сохраняются в широком диапазоне температур. [c.482]

Таким образом, сущность высокой эластичности состоит в распрямлении свернутых длинных гибких цепей под действием приложенной нагрузки и в возвращении их к первоначальной форме после снятия нагрузки. Этим объясняется, во-первых, обратимость высокоэластической деформации во-вторых, исключительно большая величина удлинений, которая при этом может достигаться. Так как при высокоэластической деформации не происходит изменения валентных углов и расстояний между атомами в цепи, то уже незначительные внешние силы способны вызывать значительные деформации. Этим объясняется малость эластического модуля упругости Ед . Расчеты, основанные на этих пpeд taвлeнияx, приводят к следующему приближенному выражению [c.41]

С гибкостью макромолекул полимеров связаны многие свойства полимеров обратимая высокоэластическая деформация, достигающая десятков сотен процентов, ползучесть. Наиболее четко высокоэластич-ность проявляется в резинах и каучуках. [c.218]

В работах [129, 169] исследовались реологические свойства резиновых смесей при плоско-параллельном сдвиге и растяжении. Между данными приборов найдена определенная корреляция, однако она нар тпается в случае кристаллизующихся каучуков (НК). В [125] показано, что быстрое растяжение НК вплоть до 600% дает практически полностью обратимые высокоэластические деформации при растяжении имеет место кристаллизация, существенно повышающая внутреннее трение. Так, если растяжение сопровождать охлаждением, каучук сохраняет остаточную деформацию в этом состоянии он называется рекунг-каучуком ( задубевшим ), однако это кажущаяся остаточная деформация, так как нагрев ускоряет восстановление первоначальной длины и снимает кристаллизацию. [c.64]

Зависимость деформации от температуры при заданном напряжении (термомеханическая кривая) [105, 126] имеет соответствующие переходные области (рис. 3.2.3, а). Переход в стеклообразное состояние, характеризуемый условно температурой стеклования Гс, связан с потерей способности к большим обратимым (высокоэластическим деформациям). Он обусловлен заторможенной реакцией на внешнее механическое воздействие и определяется присущим полимеру набором врел1вн релаксации [см. уравнение (3.2.10)] и их температурной зависимостью. Для вязкого сопротивления деформации г температурная зависимость может быть качественно описана соотношением аррениусовского типа, как это представлено выражением (2.1.20). Снижение температуры увеличивает времена релаксации и приводит к несопоставимости их значений с временами воздействия. [c.137]

Большие деформации кристаллических полимеров являются обратимыми высокоэластическими деформациями, характеризующимися малым модулем упругости (1—10 кПмм ). [c.9]

Полимеры с пространственной структурой находятся только в стеклообразном состоянии. Редкосетчатая структура позволяет получать полимеры в стеклообразном и высокоэластическом состояниях. Различные физические состояния полимера обнаруживаются при изменении его деформации с температурой. Графическая зависимость деформации, развивающейся за определенное время при заданном напряжении, от температуры называется термомеханической кривой (рис. 201). На кривых имеются три участка, соответствующие трем физическим состояниям. Средние температуры переходных областей называются температурами перехода. Для линейного некристаллизирующегося полимера (кривая 1) область / — область упругих деформаций (е = 2ч-5 %), связанная с изменением расстояния между частицами вещества. При температуре ниже полимер становится хрупким. Разрушение происходит в результате разрыва химических связей в макромолекуле. В области II небольшие напряжения вызывают перемещение отдельных сегментов макромолекул и их ориентацию в направлении действующей силы. После снятия нагрузки молекулы в результате действия межмолекулярных сил принимают первоначальную равновесную форму. Высокоэластическое состояние характеризуется значительными обратимыми деформациями (сотни процентов). Около точки кроме упругой и высокоэластической деформации возникает и пластическая. [c.440]

При действии больших напряжений в стеклообразных полимерах развиваются значительные деформации, которые по своей природе близки к высокоэластическим. Эти деформации были названы А. П. Александровым вынужденно-эластическими, а само явление — вынужденной эластичностью. Вынужденно-эластические деформации проявляются в интервале температур а при нагреве выше о они обратимы (рис. 202, а). Максимум па кривой соответствует условию йа1(1г = 0 и называется пределом вынужденной эластичности. У полимеров с плотной сетчатой структурой под действием нагрузки возникает упругая и высокоэластическая деформация, пластическая деформация обычно отсутствует (фенолоформальдегидная смола в стадии резит). По сравнению с линейными полимерами упругие деформации составляют относительно большую часть, высокоэластнческих деформаций гораздо меньше. Природа высокоэластической деформации, как и в линейных полимерах, состоит в обратимом изменении конформации полимерной молекулы, но максимальная деформация при растяжении обычно не превышает 5—15 %. [c.441]

А. А. Трапезников с сотрудниками [2, 53] провели измерения упругого восстановления в жидкостях, проявляющих высокую эластичность, на разных этапах их деформирования по методу у = onst. После достижения определенных значений т и у образцы разгружали и наблюдали упругое последействие. В упругих жидкостях при у = onst величина высокоэлас.ической деформации 7 3 в зависимости от общей деформации у общ, определяемой в каждый данный момент времени t, как yt, может проходить через максимум. Отвечающие этому максимуму значения высокоэластической деформации Уеэ и общей деформации (включающей как обратимую, так и необратимую деформацию) могут достигать соответственно нескольких тысяч процентов и десяти—двадцати тысяч процентов. [c.86]

Т. к. высокополимеров имеют более сложный вид (рис. 2, кривые 4—7). Выше 7 ,. происходит значительное увеличение деформации, к-рая остается обратимой. Далее деформация с темп-рой меняется мало, вплоть до темп-ры текучести f у, после чего становится необратимой. Между стеклообразным и вязкотекучим состояниями, в интервале от Tg до Тр находится вы-сокоэластич. состояние (см. Деформация высокоэластическая). Область высоко эластичности нек-рых линейных полимеров характеризуется несколькими площадками на Т. к. Объясняется это набором различного тина вторичных поперечных связей между макромолекулами, причем при более низкой темп-ре разрушаются наиболее слабые из них, затем более прочные и т. д. В результате при определенных темп-рах материал частично разрушается и деформация скачком возрастает. Резкое возра- [c.315]

К эластомерам относятся материалы, проявляюгцие высокоэластическое поведение, такие, как каучуки, резины, тер-моэластопласты, полиуретан и др. Под высокоэластическим поведением понимают способность сильно упруго деформироваться под действием сравнительно небольших внешних напряжений и восстанавливать свою форму после снятия нагрузки. Обратимые упругие деформации эластомеров могут достигать нескольких сотен процентов, а величина модуля упругости не превышает 10 МПа. Типичная диаграмма растяжения резины приведена на рис. 1.33. Кроме того, эластомеры относительно несжимаемы. Это свойство обусловлено тем, что деформация эластомеров не связана с изменением расстояния между атомами, а, следовательно, и с изменением плотности материала. [c.68]

Модуль упругости. Материалы, обладающие (наряду с упругой) высокоэластической деформацией — каучук, резина, некоторые пластмассы, а также текстильные изделия, способные к большим обратимым деформациям, — показывают линейную зависимость между напряжением и деформацией в весьма небольших пределах начальных деформаций. В целом, у этих материалов зависимость напряжение — деформация н елинейна и обычно не монотонна. Следовательно, такие материалы, как не подчиняющиеся закону Гука, нельзя охарактеризовать одним постоянным значением модуля продольной упругости Е, рассчитываемым из отнощения напряжения к деформации. На нелинейном участке модуль упругости материала можно определить в дифференциальной форме. [c.14]

Детальное изучение высокоориентированных химических волокон [6471 показало, что температурная деформация не может быть объяснена только размораживанием высокоэластической деформации при нагревании. Помимо эластического восстановления, дающего необратимую составляющую усадки, в общей усадке имеется обратимая составляющая, которая исчезает при свободном охлаждении ненатянутого волокна и вновь появляется при нагреве величина ее после второго цЕскла нагрева и охлаждения не зависит от повторности циклов. Таким образом, в охлажденных нитях (волокнах) сохраняется только необратимая усадка. Обратимая усадка трактуется [ЪАТ] как [c.262]

Следует отметить обшрость [447] активационных механизмов [100, 101, 134] деформирования как необратимого (течение), так и обратимого характера (в частности — при высокоэластической деформации). Эта общность распространяется и на различного вида процессы разрушения (прочность, прочность связи, износ как функция внешнего трения), вытекая из связи деформационных и прочностных свойств. [c.302]

Из фиг. 1,а, где показан закон изменения напряжения, и фиг. 1,6, иллюстрирующей закон изменения соответствующей деформации, видно, что деформация состоит из двух частей — упругой, которая мгновенно изменяется с изменением напряжения, и так называемой высокоэластической, которая разви- вается в течение некоторого времени. Деформации обоих видов I являются вполне обратимыми. Упругая деформация исчезает [c.3]

С этой точки зрения следовало бы ожидать, что при температурах на 20—30° ниже точки стеклования полимеры будут жесткими твердыми телами, подчиняющимися закону Гука. Это действительно так. Однако оказалось, что под действием достаточно высоких напряжений большинство полимеров при этих температурах проявляют весьма большую (сотни процентов) деформацию, которая может сохраняться в них как угодно долго после снятия нагрузки, но практически полностью исчезает при нагревании выше температуры стеклования. Это дает основание считать ее такой же обратимой деформацией, как и высокоэластическую. Она была названа А. П. Александровым вынужденноэластической, а само явление возникновения больших деформаций в стеклообразных полимерах п зыъаю1 вынужденной эластичностью. [c.46]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...