ify"> Рис.7. Об'єднана механічна модель в'язкопружного поведінки полімеру і крива повзучості для цієї моделі.
Для зняття кривої напруга-деформація зразок поміщають в динамометр, один із затискачів якого передає навантаження на силовимірювачем і нерухомий, а інший переміщається з постійною швидкістю. Такий режим вивчення релаксаційних явищ більш складний у порівнянні з релаксацією напруги і повзучістю, але його широко застосовують при визначенні механічних властивостей полімерів. При малих деформаціях крива лінійна, відрізняючись від закону Гука залежністю її нахилу від швидкості деформації, що є проявом в'язкопружності, а не Гуковскую пружності (рис. 8).
На початковій ділянці кривої розтягування просторово зшитого еластомеру (область I) напруга зростає через опір вузлів флуктуаційної сітки, не успішних розпадатися (рис. 9а).
Рис.8. Вплив швидкості дії сили V на деформаційні криві полімерів, що відрізняються сильним (а) і помірним (б) проявом релаксаційних властивостей і ідеальної пружністю (в); V 1 gt; V 2, V 3 gt; V 4, V 5 gt; V 6.
При подальшому зростанні деформації напруга зростає повільніше (область II) через розпад вузлів флуктуаційної сітки, що полегшує переміщення і орієнтацію сегментів. При подальшій деформації (область III) напруга зростає за рахунок орієнтації макромолекул, що супроводжується у стереорегулярних каучуків кристалізацією, до точки розриву зразка (1). При заміні розтягування скороченням з тією ж швидкістю Перегрупувавшись вузли флуктуаційної сітки не встигають відновитися, і напруга в зразку буде менше, ніж при розтягуванні. Площа під кривою напруга-деформація є мірою роботи деформації, яка в циклі розтягнення-скорочення перетворюється в теплоту через внутрішнього тертя сегментів.
Втрати механічної енергії (гістерезисні втрати) вимірюються площею петлі гистерезиса, утвореної кривими розтягування (1`) і скорочення (3), а саме явище неспівпадання кривих називається гістерезисом. Криві навантаження і розвантаження збігаються при дуже великій швидкості деформації (2), коли не встигають розпадатися вузли флуктуаційної сітки, деформація мала (крихке руйнування), і критерій D великий, або при повільній рівноважної деформації (4). У цьому випадку при великій тривалості процесу, коли критерій D малий, всі зміни надмолекулярної структури встигали відновитися. При проміжних значеннях швидкості деформації або часу циклу гістер-базисному втрати досягають максимуму при критерій D=1. Площа петлі гістерезису зменшується від циклу до циклу до граничної величини (рис. 9б).
Рис. 9. Залежність напруга-деформація для сітчастого еластомеру (а) і зменшення площі петлі гістерезису при повторенні циклів деформування (б): 1-стандартна швидкість розтягування (I, II, III-області структурних змін); 2- велика швидкість розтягування; 3 і 1` -петлі гістерезису; 4-нагружение й розвантаження в рівноважних умовах.
Багаторазові циклічні деформації проводяться в області лінійної в'язкопружності, що дозволяє міняти в широких межах швидкість дії сили (частоту) при малій величині деформації. Для переміщення затискачів із зразками при циклічному режимі деформації використовують електромагнітні приводи або кривошипні механізми, що забезпечують синусоидальное зміна напруги і деформації. Можна задати синусоїду деформації і вимірювати синусоїду напруги або навпаки.
Задамо синусоїду деформації пружного тіла? =? о. sin? t. Виходячи із закону Гука (?=G?), Отримаємо вираз для напруги, мінливого по синусоїді без відставання по фазі (рис.10):?=G? про sin? t =? o sin? t. Максимальній амплітуді? про відповідає максимальна амплітуда? o (а). Для випадку додатки синусоидально мінливого напруги (? =? O sin? T) до ідеальної рідини відповідно до закону Ньютона маємо? =? d?/dt. Об'єднання двох рівнянь дає d?/dt =? o sin? t /? , А після інтегрування:
? =-? o cos? t/?? =? o sin (? t -?/2)/??.
З цього випливає (б), що в в'язкої рідини синусоїда деформації відстає від синусоїди напруги на кут?/2. Максимальна напруга відповідає нульова амплітуда деформації при максимальній швидкості деформації.
Рис. 10. Синусоїди напруження і деформації і зсув по фазі між ними при циклічній деформації пружного (а), вузького (б) і в'язкопружного (в) тел.
У в'язкопружного тіла завжди є кут зсуву фаз? між напругою і деформацією (?/2? 0), з урахуванням якого при деформації? =? о. sin? t напругу? =G? про sin (? t -?) =? o sin (? t-?). Якщо вектор деформації? направити по осі х, то вектор напруги розташується з відставанням на кут? (ріс.10в), що нагадує діаграму відставання напруги від сили струму в електричному ланцюзі з омічним і індуктивним напругою. За а...
