ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие принципы измерений из "Методы измерения механических свойств полимеров" Осуществление периодического режима нагружения является одним из основных методов измерений механических характеристик полимеров. Закон деформирования может быть различным, однако наиболее широко распространены гармонические колебания, что обусловлено глубоким развитием методов гармонического анализа и принципиальной возможностью представления периодических деформаций любой формы в виде дискретного или непрерывного набора гармоник различной частоты. [c.98] Запись зависимости a[t) в комплексной форме используется для удобства последующих преобразований. Что касается наблюдаемого изменения напряжений, то можно рассматривать либо действительную (Rea= = Oo OS u/), либо мнимую (1тст = оо sin OI) часть записанного выражения различие не имеет принципиального значения. [c.98] Выше нигде не оговаривался вид напряженного состояния. Действительно, все введенные величины могут в равной степени относиться как к сдвигу или растяжению, так и к объемным деформациям. Соответственно и формулируемые ниже определения применимы к любым видам напряженного состояния. Поэтому для конкретных энспериментальных схем требуется оговаривать, по отношению к каким деформациям определяются те или иные величины. [c.99] Таким образом, существуют две независимо измеряемые характеристики материала, зависящие от частоты — отнощение амплитудных значений напряжения и деформации (сто/ео) и фазовый угол б. Первая из этих величин представляет собой абсолютное значение комплексного модуля 1G , вторая называется углом механических потерь. Смысл этого термина будет выяснен ниже. Вместо этих двух величин для характеристики свойств данного материала может быть использована также любая пара величин — G и G , т) и т) , G и т]. [c.100] Специфический интерес представляют два частных случая когда 6 = 0 и когда б=л/2. В первом случаев строго совпадает по фазе с а, что является характерным для идеально упругого тела во втором е совпадает по фазе с ст, что характерно для вязкой жидкости. Во всех промежуточных случаях, когда 0 б п/2, речь идет о деформации вязкоупругих тел. [c.100] По аналогии механических вязкоупр) гих явлений с колебаниями в электромагнитных контурах для характеристики механических свойств материала иногда используют понятие добротности среды Q, где Q определяют как Q= tg б. [c.101] Очевидно, что для упругого тела tg6 = 0, а для вязкой жидкости tg6- 00. [c.101] Последние формулы определяют смысл величин б, О и / . Дело в том, что величины А и Ат — это работа, рассеиваемая при деформации тела вследствие внутреннего трения, иногда называемого внутренней вязкостью вещества. Величина б имеет смысл угла. [c.102] Выше величины напряжения и деформации были представлены в параметрической форме в виде фуН К-ций времени t. Однако в ряде приложений целесообразно рассмотреть аналитическую форму связи между напряжением и деформацией. [c.102] tg 6 — это мера отношения энергии, диссипируемой за цикл колебаний, к энергии, упруго запасаемой деформируемым материалом. [c.103] Таким образом, определение показателей механических свойств материала при динамических измерениях (т. е. при периодических колебаниях) в общем случае состоит в нахождении амплитудных значений деформа ции бо и напряжения Сто. а также доли энергии колеба ний, диссипируемой за цикл, т. е. величины (ЛтМо) Последующий расчет характеристик исследуемого ве щества выполняется по формулам (У.П) и (У.12) Также по аналогии с линейным случаем может быть введено обобщенное понятие об абсолютном значении модуля упругости, вычисляемом как 1С =оо/ео. [c.104] Выще говорилось о гармонических колебаниях. Однако динамические испытания могут осуществляться при других периодических деформациях, создаваемых, например, прямоугольными, треугольными или любыми иными импульсами. Действительно, разложение таких импульсов в ряд Фурье позволяет построить ряд гармоник деформаций и напряжений, а измерение разности фаз для каждой гармоники сводит проблему нахождения компонент динамического модуля к рассмотренным равее теоретическим основаниям. Однако использование несинусоидальных колебаний в принципе позволяет в одном эксперименте (при одной частоте колебаний) получить более богатую информацию о свойствах исследуемого материала, чем при гармонических колебаниях. Это связано с тем, что использование разложения импульса произвольной формы на сумму гармоник дает одновременно характеристики, отвечающие набору частот основной и высших гармоник. Этот метод представляется весьма перспективным. Однако он требует высокой точности воплощения и хорошего уровня автоматизации вычислений при обработке результатов измерений. В настоящее время метод негармонических колебаний еще не нашел серьезной практи-чеекой реализации, но надо думать, что это — вопрос временн. [c.104] Вернуться к основной статье