ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Энергия упругости и гистерезис из "Механические испытания резины и каучука" Для характеристики упругих свойств резины на основании кривой растяжения пользуются значением энергии упругости, т. е. величиной, пропорциональной площади ограниченной кривой т =/ е) в пределах от е = О до е = макс. [c.43] Действительно, энергия упругости или численно равная ей работа деформации равна произведению деформирующей силы (или соответствующей реакции образца) на величину деформации. [c.44] При растяжении образца с помощью какого-либо привода у него будут одновременно возрастать удлинение и нагрузка (напряжения). . [c.44] Суммарная работа деформации будет складываться из работ, производимых на отдельных стадиях процесса растяжения и, следовательно, зависит от характера течения этого процесса. [c.44] Нагляднее всего это следует из рассмотрения типичней кривой растяжения (рис. 9), начерченной в координатах Р,й1 (эта кривая отличается от кривой о = /( ) только масштабом). [c.44] Графически эта величина изобразится площадью элементарного прямоугольника, зачерненного на диаграмме. [c.44] Практические способы определи1ия энергии упругости резины путем планиметрирования площади диаграмм описаны ниже (стр. 149). [c.45] Для оценки упругих свойств материала необходимо сравнивать работу, производимую при нагружении материала, с работой, возвращаемой при разгрузке образца. [c.45] Получающаяся таким образом петля носит название гистере-зисной петли. Характер и размеры этой петли определяются отставанием во времени изменения деформации от нагрузки и необратимыми потерями энергии, которые проявляются в выделении тепла при деформациях. [c.45] Закрытая петля имеет место при многократных деформациях и получила название упругого гистерезиса. При этом разница в ходе кривых деформации и восстановления вызывается в основном наличием внутреннего трения в резине, т. е. несоответствием между временем воздействия нагрузки и временем, потребным для установления равновесия между напряжением и деформацией. С явлением упругого гистерезиса приходится сталкиваться при оценке амортизационной способности резины в условиях быстрых циклических деформаций (стр. 328). [c.46] Площадь, ограниченная кривой сокращения и осью удлинений, служит мерой возвращаемой работы. Разность работы Ai, затраченной на растяжение образца, и работы A2, возвращаемой при его сокращении, соответствующая на графике площади петли, пропорциональна потере энергии на гистерезис А—Ai—Ла. [c.46] Для сравнительных испытаний следует значения Л, Ai я Ап относить к единице объема рабочей части деформируемого образца, выражая результат в кгм/см . [c.46] На практике, согласно ГОСТ 208-41 и 252-41, упругость резины принято характеризовать отношением которое называется коэфициентом полезной упругости. Значение этого коэфициента колеблется между 35 и 90%, в зависимости от состава смеси и степени вулканизации. [c.46] Поскольку у резины, в отличие от металлов, не только пластическая, но и обратимая составляющая деформации зависит от времени воздействия растягивающей силы, то, естественно, что, варьируя скорость деформации, можно в широких пределах изменять площадь гистерезисной петли. Точно так же на площадь петли, т. е. на потерю энергии на гистерезис, влияет температура испытания. [c.46] Очень существенна при испытаниях на гистерезис степень механической стабилизации образца. При повторных циклах растяжения — сокращения площадь гистерезисной петли постепенно уменьшается, пока после нескольких циклов она не достагнет некоторого относительно постоянного значения. [c.46] На рис. 11,а и б представлены гистерезисные кривые, снятые при четырех последовательных циклах. [c.46] В первом случае получается картина, показанная на рис. И, а, а во втором— на рис. М, б. На обоих рисунках наибольшую площадь имеет петля первсж деформации, откуда следует, что основные изменения упругих свойств вулканизатов происходят при первом цикле удлинения — сокращения. [c.47] Потеря энергии на гистерезис при этом цикле составляет часто более половины величины измеряемого показателя, наблюдаемого при дальнейших циклах деформаций. [c.47] Рассмотрение рис. 11 наводит на мысль, что методологически было бы правильнее при снятии кривой растяжения резины, при каждом удлинении приводить материал к стабильному циклическому состоянию, путем его предварительных многократных деформаций до соответствующего предела, аналогично тому, как это делается в электротехнике при получении кривых намагничивания железа. Тогда кризая напряжения — удлинения представляла бы геометрическое место вершин нормальных циклов и полнее характеризовала бы материал, чем кривая первого растяжения. [c.47] Следует заметить, что потери энергии на гистерезис в процентах к произведенной работе растут с увеличением пределов деформации. [c.47] Вернуться к основной статье