ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Прочность из "Механические испытания каучука и резины" Понятие релаксационные свойства охватывает весь комплекс вопросов, связанных с зависимостью механического поведения резины от временного режима нагружения. [c.98] Как уже указывалось в вулканизатах, следует различать релаксационные процессы двоякого рода. [c.99] потребное для осуществления необходимых перегруппировок, тем больше, чем больше энергия взаимодействия, и тем меньше, чем интенсивнее тепловое движение, т. е. чем выше температура. [c.99] Завершение относительно быстрого релаксационного процесса приводит к установлению равновесия, рассмотрению которого был посвящен предыдущий раздел. [c.99] Условный характер достигаемого таким образом равновесия обнаруживается, например, если наблюдение ведется длительно и при достаточно высокой температуре. В этих условиях может быть выделен второй, гораздо более медленный релаксационный процесс, сущностью которого являются разрывы валентных химических связей, приводящие к необратимым изменениям молекулярной структуры материала и формы испытуемого образца. [c.99] В дальнейшем при рассмотрении релаксационных явлений, будем называть процессы, связанные с перегруппировкой структурных элементов в поле действия сил межмолекулярного взаимодействия, физической релаксацией, а процессы, обусловленные распадом и перегруппировкой химических связей, — химической релаксацией. [c.99] Обычно химическая релаксация значительно медленнее физической потому, что энергия химических связей на порядок выше энергии межмолекулярного взаимодействия. Большое различие в скоростях приводит к тому, что в температурновременном интервале, в котором существенно проявление физической релаксации, химическая релаксация протекает обычно с пренебрежимо малой скоростью. Наоборот, когда существенны проявления химической релаксации, физическая релаксация протекает столь быстро, что она практически ненаблюдаема. [c.99] В различных режимах статического нагружения, реализуемых при механических испытаниях резины, могут быть существенными проявления как физической, так и химической релаксации. [c.100] необходимость регламентирования скоростей нагружения при определениях твердости, предела прочности при растяжении, морозостойкости и других кратковременных испытаниях, проводимых при обычной либо пониженной температуре. [c.100] Статические методы испытаний, имеющие целью характеризовать релаксационные свойства резины, наиболее целесообразно применять при изучении химической релаксации, в то время как быструю физическую релаксацию лучще изучать в условиях динамического нагружения, о чем и будет сказано подробнее в главе IV. Необходимо иметь в виду, что при низких температурах, близких к температурам стеклования, физическая релаксация проявляется достаточно полно даже при статических режимах. [c.101] В настоящее время нет общепринятых рекомендаций по количественному описанию релаксационных свойств резины. В качестве первого, хотя и весьма грубого, приближения и здесь может быть применен модельный метод, использованный уже выше при описании упруго-вязких свойств каучуков и сырых резиновых с.месей. [c.101] Простейшая модель, пригодная для описания системы с двумя независимыми релаксационными механизмами, должна состоять из двух пружин (упругих элементов) и двух демпферов (вязких элементов). [c.101] Ей характеризует упругость резины при мгновенном нагружении либо при весьма низкой температуре, когда низкое сопротивление демпферов т)ф и т]х можно считать бесконечно большим и, следовательно, все элементы модели, кроме пружины с модулем упругости Eq, — не способными деформироваться. [c.102] При описании относительно быстрой релаксации, соответствующей кратковременному нагружению при не слишком высокой температуре, принимается, что демпфер с вязкостью т ф размораживается, в то время как вязкое сопротивление демпфера т)х продолжает еще оставаться бесконечно больши.м. Таким образом, механическое поведение резины в температурновременном интервале физической релаксации характеризуется моделью рис. 35,6. [c.102] наконец, при высоких температурах и длительных силовых воздействиях можно пренебречь вязкостью г ф, как весьма малой, но зато принять, что вязкость tix, условно определяюп ая кинетику разрушения химических связей, имеет конечное значение. В последнем случае релаксационные свойства можно характеризовать. моделью, изображенной на рис. 35,в, в которой для простоты не учитывается деформируемость, связанная с истинной упругостью. Поскольку модуль Ео больше вэл- на 3—4 порядка, такое упрощение, конечно, целесообразно. [c.102] Для иллюстрации возможностей метода проанализируем модель несколько подробнее, начав с физической релаксации. [c.102] Из уравнения (11) видно, что постоянная Ес характеризует упругие свойства резины при равновесии, соответствующем завершению физической релаксации. В самом деле, при t--oo имеем о оо = сзе. т. е. получаем линейный закон, уже рассмотренный в предыдущем разделе. Заметим здесь, что Е так как множитель Ео/(Ео + Евэл.) в соотношении (10,а) может быть принят равным единице. [c.103] Согласно соотношению (11), релаксация напряжения должна описываться простым экспоненциальным законом (рис. 36), в котором постоянная Тф характеризует время, необходимое для того, чтобы равновесная часть напряжения [o (i)—f os] уменьшилась в в раз по отношению к первоначальному значению [00-— .8]. [c.103] Постоянную Тф принято называть периодом физической релаксации либо просто периодом релаксации. [c.103] Аналогично соотношению (И) из основного уравнения модели (10) могут быть получены частные решения для ползучести, деформирования с постоянной скоростью и других видов нагружения. [c.103] Вернуться к основной статье