ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вязкоупругость и релаксация из "Технические свойства полимерных материалов" Если образец из ненаполненного полимерного материала подвергается испытанию на растяжение, то в координатах относительная деформация (е) — приложенное усилие Ы) можно получить графическую зависимость, представленную на рисунке 10. На кривой ОВ выделяются ряд участков. [c.79] Участок ОА — зависимость N = ф(е) практически пропорциональна, характер участка близок к прямолинейному. Такая ситуация соответствует упругому поведению материала. [c.80] Участок АБ — графическая зависимость приобретает криволинейный характер с увеличением относительной деформации. Это объясняется тем, что кроме упругой отчетливо проявляется и пластическая деформация. [c.80] Участок БВ — пластическая деформация преобладает. Поэтому общая деформация s развивается интенсивно, в то время как приращение усилия N незначительно. [c.80] Приведенный обобщенный и неконкретизированный по виду полимера пример показывает, что при нагружении пластмасс в них одновременно развивается не один, а по крайней мере два вида деформаций — упругая и пластическая. [c.80] Таким образом, полимерные материалы являются вязкоупругими физическими телами. [c.80] Для описания феноменологии, то есть поведения полимеров под нагрузкой, используют формализованные модели, описывающие тот или иной вид деформирования и действующие при этом напряжения. [c.80] Релаксация — это физический процесс перехода системы в равновесное состояние, адекватное изменившимся внешним энергетическим условиям. Размерность релаксации — время. [c.80] Скорость релаксации и ее интенсивность применительно к полимерам зависят от химического и физического строения, межмолеку-лярного взаимодействия, от параметров внешнего энергетического поля (температура, механическое напряжение, амплитуда и частота нагружения, напряженность и частота электромагнитного поля, частота и мощность акустического воздействия и др.). [c.80] На макроуровне различают релаксацию напряжения и релаксацию деформации, или ползучесть. [c.80] Уравнение (4.11) применяется для оценки ползучести жестких термо- и реактопластов. [c.81] В зависимости от химического и макромолекулярного строения и от внешних условий процесс релаксации может продолжаться от минут до многих десятков часов. Момент его завершения неопределенен. Поэтому со значительной долей условности принято за время релаксации, или просто релаксацию, считать время, за которое релаксирующий параметр (напряжение, деформация) изменится в е раз (значение Гз и на абсциссе на графике рис. 10). [c.81] Молекулярная подвижность существенно влияет на процесс релаксации. В густосетчатых полимерах, характеризующихся ограниченностью сегментальных движений, релаксация при прочих равных условиях протекает медленнее, чем, например, в термопластах с разветвленным строением макромолекул. [c.81] Если длительность энергетического воздействия на полимер такова, что процесс релаксации завершился (Д 1), то тогда полимерное тело находится во внутреннем равновесном состоянии. Если (Д 1), то релаксация не завершилась и состояние полимера остается неравновесным. В нем продолжают действовать внутренние напряжения, сохраняется вероятность возникновения микротрещин, продолжается процесс длительной усадки изделия. [c.82] Релаксационные процессы не абстрактны. Они представляют существенный практический интерес, что будет показано нижеследующим примером. [c.82] Пример. В технике, в том числе бытовой, широко распространены металлполимерные подшипники скольжения. В эксплуатации они не требуют смазки, долговечны, обеспечивают низкий коэффициент трения. Одно из конструктивных решений — вал вращается в полимерной втулке, которая в свою очередь закреплена в металлической обойме. Обойма (поз. 2) с втулкой (поз. 1) представляет собой неразъемный узел. Пример такого узла показан на рисунке 11, а. [c.82] Таким образом, если величина остаточного напряжения натяга а а,, то узел трения не теряет своих конструкционных качеств. В случае, когда а а,, полимерная втулка начнет проворачиваться под действием на валу 3, и конструкция выйдет из строя. [c.83] Температурно-временная эквивалентность поведения является одной из важнейших особенностей полимерных материалов. Прикладной смысл ее заключается в следующем. [c.84] Влияние фактора времени и фактора температуры на свойства вязкоупругих полимерных материалов эквивалентны (рис. 13). Например, один и тот же эффект варьирования прочности получается либо в результате увеличения длительности силового воздействия при Т = onst, либо за счет изменения температуры окружающей объект среды при а = onst. [c.84] Вернуться к основной статье