Facebook

Twitter

9:00 – 18:00

Время работы ПН-ПТ

+7(495)780-05-14

Мы всегда Вам рады!

Поиск
Меню
 
Особенности физико-механических свойств резины как конструкционного материала (часть 2)

Особенности физико-механических свойств резины как конструкционного материала (часть 2)

У большинства конструкционных материалов условно уравнение Максвела будет соответствовать закону Гука для идеально упругих материалов, не учитывающему фактор времени при обычных скоростях деформации.  При приложении постоянной нагрузки происходит мгновенная упругая деформация, характеризующаяся отрезком АВ, которая остается неизменной до момента снятия нагрузки, соответствующего точке С графика. После снятия нагрузки деформация мгновенно уменьшается до нуля.

Однако, как показывают исследования, такую картину деформации с известными допущениями можно принимать только для ограниченного числа конструкционных материалов. К числу материалов, на которые можно распространить при проведении практических расчетов изложенную картину деформации, можно отнести, например, высокоуглеродистую сталь.

Что же касается высокополимерных материалов, к которым относятся каучук и резина, то картина их деформации имеет отличный характер. Развитие деформации у этих материалов  можно представить максвелловской моделью, состоящей из последовательно включенных идеально упругой пружины и поршня, перемещающегося в вязкой среде.

Особенностью механизма деформации резины является то, что упругая часть деформации состоит из двух составляющих: начальной или «гуковской», которая устанавливается и исчезает мгновенно, и высокоэластической, изменяющейся со временем. Специфической особенностью резины является также и то, что ее высокоэластическая деформация может во много раз превосходить «гуковскую».

Современное представление об этих двух составляющих упругой деформации сводится к тому, что мгновенная «гуковская» деформация характеризуется увеличением расстояния между молекулами без изменения их расположения. Высокоэластическая же деформация определяется не изменением межмолекулярных расстояний, как мгновенная деформация, и не перегруппировкой частиц, как пластическая деформация, а лишь изменением формы и конфигурации длинных цепных молекул. Исчезновение высокоэластической деформации не имеет прямолинейной зависимости от величины напряжения, и поэтому эта деформация носит запаздывающий характер.

Изложенная картина явлений, сопровождающих деформацию резины, вызывает ряд принципиальных особенностей испытаний и эксплуатации резиновых деталей в различных условиях работы. Релаксационный характер высокоэластической деформации резины приводит к тому, что напряженное состояние резиновой детали в каждый момент времени зависит от режима ее деформации.

В деталях, находящихся под действием постоянных нагрузок, вследствие явлений релаксации деформация со временем будет изменяться. Это может оказывать неблагоприятное влияние на работу резиновых опор, подвесок, оболочек, находящихся под постоянным давлением, и т. п. Явление релаксации, связанное с уменьшением напряжений со временем при постоянной деформации, ощутимо сказывается на работе резиновых прокладок, уплотнений, прижимных устройств и т. д.

Особенно важен учет релаксационных явлений при рассмотрении работы резиновых деталей под действием динамических нагрузок. Важное влияние фактора -времени при динамических нагрузках объясняется тем, что высокоэластическая деформация зависит от соотношения между временем действия внешней силы, вызывающей деформацию, и скоростью релаксации. Если период действия силы Т больше, чем время релаксации т, то в материале детали успевает произойти некоторое рассасывание напряжений (или нарастание деформаций). Если же Т < т, то изменения конфигурации молекулярных цепей не успевают произойти и материал не будет иметь типичных для высокоэластичных веществ свойств. Очевидно, влияние релаксационных процессов наиболее резко будет сказываться при тех режимах деформации, когда величины Гит близки одна к другой.
В силу изложенных выше причин механические характеристики высокополимерных материалов, в том числе и резины, полученные при статических испытаниях, будут отличаться от этих же характеристик, полученных при динамических испытаниях, причем каждому режиму динамической деформации будет соответствовать свое, вполне определенное соотношение между статическими и динамическими характеристиками.

Продолжение …