ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Понятие о вязкоупругости из "Механические свойства твёрдых полимеров" В учебной литературе, посвященной изучению свойств веществ, рассматриваются два типа идеальных материалов твердое упругое тело и вязкая жидкость. Упругое тело обладает определенной формой и под действием внешних сил принимает новую равновесную форму. После снятия внешних сил оно немедленно возвращается к своей первоначальной форме. Твердое тело полностью сохраняет энергйю, полученную им за счет работы внешних сил во время деформирования. Эта энергия затем возвращает тело к его исходной форме. Вязкая жидкость, наоборот, не имеет определенной формы и течет необратимо под действием внешних сил. Реальные материалы обладают свойствами, промежуточными между свойствами упругого тела и вязкой жидкости. [c.77] Как указывалось в разделе 2.2, одна из наиболее интересных особенностей полимеров состоит в том, что они могут проявлять весь ряд промежуточных свойств в зависимости от температуры и экспериментально выбранной временной шкалы. [c.77] На рис- 5.1 показан случай, когда имеется градиент скорости в направлении у. [c.77] Можно видеть, что напряжение сдвига а у прямо пропорционально скорости деформации сдвига. Такая формулировка выявляет аналогию между законом Гука для упругих твердых тел и законом Ньютона для вязких жидкостей. В первом напряжение линейно связано с деформаций, в последнем — со скоростью изменения деформации, или просто скоростью деформации. [c.78] Согласно этой формуле предполагается, что напряжения сдвига, связанные с деформацией и скоростью деформации, аддитивны. Уравнение описывает одну из простейших моделей линейного вязкоупругого поведения (модель Кельвина — Фойхта) оно будет детально рассмотрено в разделе 5.2.6. [c.78] В большинстве случаев при экспериментальном исследовании свойств линейного вязкоупругого тела ограничиваются каким-либо одним способом деформирования, измеряя модуль Юнга или модуль сдвига. Поэтому вначале рассмотрим случай одномерного деформирования, помня о том, что полное описание вязкоупругих явлений значительно сложнее. В простейшем случае изотропного полимера для получения полной характеристики вязкоупругого поведения должны быть проанализированы по крайней мере два вида деформированного состояния, характеризуемые упругими параметрами Е, О или К. [c.78] Начнем обсуждение линейных вязкоупругих свойств с рассмотрения одномерной ползучести под действием постоянной нагрузки. Для упругого тела при двух уровнях напряжения Стц. [c.79] И 2ао наблюдается следующее (рис. 5.2). Деформация точно следует за характером программы нагружения и меняется строго пропорционально величине приложенных нагрузок. [c.79] При обычной температуре для твердых полимеров компонентом /3, определяющим ньютоновское течение, можно пренебречь, так как вязкость полимеров очень велика. Линейные аморфные полимеры проявляют текучесть в области, лежащей выше их температур стеклования, но при более низких температурах их поведение полностью определяется величинами J и /g. Сшитые, а также — с очень хорошим приближением — высококристаллические полимеры не обнаруживают текучести. [c.80] При любой данной температуре разделение податливости на составляющие и в определенной степени произвольно и отражает тот факт, что даже при самых коротких экспериментально достижимых длительностях нагружения будет наблюдаться предельная податливость J . Однако между упругой и запаздывающей реакциями среды существует, по-видимому, реальные различия. В некоторых работах мгновенная упругая реакция при полззгчести называется нерелаксирующил компонентом в отличие от релаксирующей составляющей, которая наблюдается при длительных временах наблюдения. Чтобы подчеркнуть, что вклад Jy в общую податливость иногда произволен, далее будем заключать в скобки. [c.80] Значение х для данного полимера определяется его молекулярным строением, что будет рассмотрено далее. [c.81] Такой подход позволяет качественно оценить влияние температуры на свойства полимера. С увеличением температуры частота молекулярных перегруппировок увеличивается, соответственно т уменьшается. Тогда при очень низких температурах каучук должен вести себя подобно стеклообразному телу, что, как известно, и имеет место, в то время как стеклообразный пластик должен размягчаться при высоких температурах, становясь каучукоподобным материалом. [c.81] Аналогом ползучести является релаксация напряжения, т. е. падение напряжения со временем в образце при сохранении постоянной деформации, как показано на рис. 5.4. [c.82] Измерение С, может представлять такие. же трудности, как и измерение мгновенноупругой реакции. Необходимо помнить, что С, определяется после релаксации в течение бесконечно большого времени, так что определение С, всегда условно поэтому по аналогии с величиной мгновенного модуля будем заключать Ог в скобки. [c.83] Вернуться к основной статье