Тара и ее производство - Ефремов Н.Ф.
ISBN 5-8122-0274-5
Скачать (прямая ссылка):
К_ =
"о
Механические потери за цикл деформации составляют
q = TXO0 E0 sin<P- (6.35)
Они определяются площадью петли динамического гистерези са (рис. 6.46) и поэтому называются гистерезисными потерями.
286
Рис. 6.46. Петля динамического гистеризиса между напряжением tj и деформацией ? при вынужденных
гармонических нагружениях резин
Относительным гистерезисом Г называют отношение механических потерь к условной энергии цикла:
Г
2q К
в4 Е
(6.36)
Динамические упругогистерезисные свойства (Е, Kn их производные q. ф и Г\ в условиях вынужденных нерезонансных колебаний определяют по ГОСТ 10828-64 на ротаторах при гармоническом симметричном знакопеременном изгибе, а также по ГОСТ 10953-64 при импульсном нагружений в режиме качения кольцевых образцов, характерном для шинных резин. В Германии и США испытания по стандартам DlN 53312 и ASTM D 2231-63Т проводят на вибраторах различных конструкций.
Саморазогрев количественно характеризуют приростом температуры:
AT = T-T0, (6.37)
где Ти T0 — температуры образца и окружающей среды соответственно.
287
Значение ДT определяется конкуренцией тепловыделения в материале Q+ (T) и теплоотдачи в окружающую среду Q~ (T). Изменение температуры образца во времени определяют из уравнения теплового баланса
dT
dt ср
-[Q+(T)-Q-(T)] (6.38)
где с — теплоемкость материала; р — плотность материала.
В случае, когда напряжение с изменяется по гармоническому закону с частотой ш, Q* [T) можно определить из уравнения
O+ (T) = Tcoog
На практике саморазогрев обычно исследуют экспериментально, сопоставляя взаимное расположение кривых 9* (T) и Q~ (1) при заданных режимах нагружения и теплоотвода.
Как правило, для резин, эксплуатирующихся в высокоэластическом состоянии, саморазогрев имеет стационарный режим (рис. 6,47). При стационарном режиме прирост температуры ДТ при некоторой сравнительно низкой температуре TL
(6.39)
1O
\ I
Время
Рис. 6.47. Стационарный (I) и нестационарный (U) режимы саморазогрева: T0 — температура внешней среды; Тр — стационарного саморазогрева; Тк — критическая температура
288
прекращается, поскольку скорости тепловыделения и теплоот-вода становятся равными. Это обусловлено уменьшением тепловыделения, потому что с ростом температуры механические потери уменьшаются. Поэтому для резин обычно саморазогрев не приводит к критической ситуации, но вызывает изменение упругих характеристик.
Многократные циклические нагружения полимерных материалов приводят к появлению усталости или утомления, выражающемуся в изменении их исходных свойств. Усталость приводит к падению жесткости, прочности, износостойкости и снижению срока службы изделий.
Усталость характеризуется выносливостью — числом циклов нагружения N?? разрушения при заданном напряжении а.
Напряжение aNt при котором происходит разрушение материала после заданного числа циклов нагружений, называется усталостной прочностью.
Зависимость между N и OnB режиме нагружений о ™ const или между N и En в режиме е = const обычно выражают графически в виде кривых усталости. Наиболее часто для резин аналитическое выражение этих зависимостей имеет вид [48J
где O1 — разрушающее напряжение при однократном нагружений (исходная прочность); ? — эмпирический показатель вы-носливости.
Показатель выносливости ? обычно достаточно стабилен в широком диапазоне изменения числа циклов нагружения JV-Для резин он находится в диапазоне ? = 2-10. Зависимость (6.40) преобразуется в линейную в координатах Ig oN-Ig JV. Она справедлива и для режима нагружения при є = const.
Количественной характеристикой сопротивления усталости может служить и коэффициент усталостной прочности kN\
-1
(6.40)
или -
(6.41)
289
Практически любая нагрузка или деформация может привести к усталостному разрушению материала при достаточно большом значении N, поэтому kN может принимать значения от О до 1.
Усталостную выносливость резин при многократном сжатии определяют по ГОСТ 266-67. Обычно при этом измеряют температуру само разогрева образцов.
Испытание резин на сжатие в статических условиях про-водят на пластометре с плоскопараллельными плитами при заданной сжимающей нагрузке P по ГОСТ 415-43- Испытаниям подвергаются образцы цилиндрической формы диаметром 16 мм и высотой Zi0 =10 мм. Регламентированы и условия проведения испытаний: нагрузка P= 49 H (5 кгс), температура 70°С. время сжатия и восстановления 3 мин. Необратимая деформация характеризуется условным показателем пластичности еп:
где hBC — высота восстановленного образца после снятия нагрузки.
Обратимая деформация Jt06 называется эластическим восстановлением:
^Об ~ ^BC "~" ^1QK'
При испытании резин на сжатие на дефометре по ГОСТ 10201-62 при постоянной температуре 800C определяют нагрузку Р(гс), вызывающую заданную деформацию стандартного цилиндрического образца диаметром 10 мм и высотой Zi0 = 10 мм за время 30 с.
Стандартизованная деформация
En----= 0,6.
ho
Нагрузка Р, определенная в таких условиях испытаний, характеризует общее сопротивление материала сжатию и по сути