Способ определения температуры перехода наполненных полимеров в область упругопластического деформирования Советский патент 1992 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к механическим испытаниям, в частности к способам определения температуры перехода наполненных полимеров (НП) в упругопластичеекое состояние. Особенностью поведения таких . материалов является то, что они частично обладают свойством связующего, являющегося резиноподобным веществом (например, бутилкаучук), деформирования в области конечных деформаций, однако предельные деформации НП значительно мень-. ше предельных деформаций связующего и обычно не превосходят величины 30-40%. Материал при деформировании является практически несжимаемым.

Известны способы определения температуры перехода полимеров из опытов на осевое растяжений при различных температурах, в которых о переходе материала из упругого состояния судят по появлению шейки в образце. Недостатком таких способов является то, что в области шейки напряженное состояние является сложным и расшифровка результатов испытаний весьма затруднительна. Определяемая таким образом температура становится функцией режима нагружения, т.е. данная температура не является универсальной характеристикой материала.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения температуры перехода в область упругопластического поведения, заключающийся в том, что партию образцов нагружают при различных температурах, причем каждый образец при посто- янной температуре. Определяют при каждой температуре уровень остаточных деформаций, по которому судят о переходе или непереходе полимера из упругого в уп- ругоопластическое состояние. При этом испытание сер|ли образцов при каждой температуре для Г определения зависимости остаточной деформации от уровня нагрузки требует чрезвычайно большого

ч

fe

ю ю о

объема испытаний, поэтому при каждой температуре один образец нагружают и разгружают с ростом уровня нагрузки до образования характерных для упругопла- стического состояния остаточных деформаций. Недостатком данного сособа является его невысокая достоверность вследствие проявления при повторных нагружениях эффектов, типа эффектов Баушингера, поскольку при повторных нагруженйях характеристики неупругости материалов изменяются.

Целью изобретения является повышение достоверности путем обеспечения постоянства характеристик материала за счет исключения олёрации разгрузки и повтор наго нагружения образца.

Цель достигается за ечеттого, что нагру- жение каждого образца осуществляют путем его стесненного (вдоль оси) кручения, выполнение образца цилиндрическим, определение зависимости угла потери устойчивости образца от температуры и определения перехода образца из нелинейно-упругого в упругопластйческое состояние по скачку в указанной зависимости.

На чертеже представлена характерная зависимость от температуры (Т) критического угла поворота ( укр).

Устройство для реализации способа представляет собой стандартную испытательную машину, снабженную камерой для нагрева-охлаждения образца, позволяющую нагружать цилиндрический образец при стесненном кручении. Следует отметить, что устройства для испытаний на кручение при различных температурах широко известны. Поскольку жесткость НП на несколько порядков меньше, чем у металлов, то обеспечить стесненное кручение в таких устройствах не представляет технической сложности, для этого может быть использован суппорт, связанный с одним из захватов (с которым связан нагружатель), второй за- хват при этом; связывают с основанием ус- : тройства. .Конкретное выполнение устройства не существенно для.предлагаемо- го способа, важно .лишь то, что устройство должно обеспечить стесненное кручение образца при различных температурах.

Способ реализуется следующим обраЗОМ. ; ..../ :. .

Изготавливают партию одинаковых образцов. Образцы испытывают при различных температурах. Образец устанавливают в захватах испытательной машины, помещают в камеру и нагревают до температуры испытания. При этом обеспечивают свободное температурное деформирование образца, путем измерения усилия реакции на образец захватов и устранения этого усилия перемещением суппорта. После нагрева.об- оазца суппорт фиксируют в положении,

обеспечивающим отсутствие осевой нагрузки на образец, и прикладывают к образцу закручивающую нагрузку, измеряя угол закрутки, до потери образцом устойчивости. Строят зависимость критического угла закрутки (при котором происходит потеря устойчивости) от температуры. По скачку на кривой судят о температуре перехода из не- Y линейно-упругого в упругопластическое состояние.

. :. . : ... ..

П р и м е р . В качестве исследуемого материала был выбран полимер на основе бутилкаучука, наполненный мелкодисперсной солью. При умеренных деформациях (до

40%) такой НП удовлетворительно описывается при активном догружении с помощью потенциала типа Муни, Использовались образцы с отношениями радиуса а к длине i равными 1/5,1/5,5 и 1/6. Размер выбиралcfc из следующих соображений: при больших значениях отношения начинали сказываться на результате краевые эффекты, а при меньших значениях устойчивость терялась при столь малых деформациях, что

касательный и начальный модули мало различались. До перехода в упругопластиче- ское состояние кривая разгрузки совпадала с кривой активного догружения, после пере- xoif разгрузка шла по наклону начального

упругого модуля Каждая партия образцов - испытывалась в температурном .диапазоне от температуры стеклования (-30°С) до температуры, заведомо превосходящей переход в упругопластическое состояние

(+50С). Образцы устанавливались в захваты, после нагрева осевое перемещение захватов предотвращалось, образцы закручивали до потери устойчивости.

На чертеже кривая 1 соответствует отношению аЛ 1/6; кривая 2 -1 /5,5 и кривая 3 - 1/5. Скачок указанных кривых происходил при температуре порядка +30°С.

Строя экспериментальные зависимости критического угла закрутки .(Т), по скачку

можно определить температуру перехода из нелинейно-упругого в упругопластическое состояние.

Таким образом, способ определения температуры перехода в упругопластическоесостояние позволяет не осуществлять разгрузку образца в процессе испытания. Данный способ может быть применен для определения и других параметров, оказывающих влияние на состояние материала, при которых происходит подобный переход. Формула изобретения Способ определения температуры перехода наполненных полимеров в область упругопластического деформирования, заключающийся в том, что партию образцов нагревают до температуры испытаний, раз личной для каждого образца, нагружают обра з цы , о предел я ют ха ра кте ристику деформирования образца, устанавливают зависимость характеристики деформирования от температуры для каждого Образца и

0

определяют температуру перехода, от л и- ч а ю щ и и с я тем. что, с целью повышения достоверности путем обеспечения постоянства характеристик материала за счет исключения операции разгрузки и повторного нагружения образца, нагружение осуществляют кручением в условиях стестения осевого деформирования образца, в качестве характеристики, деформирования образца определяют критический угол закрутки до потери образцом устойчивости и фикусиру- ют резкое изменение зависимости, по которой определяют температуру перехода.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность. Цель изобретения - повышение достоверности путем обеспечения постоянства характеристик материалов за счет исключения операции разгрузки и повторного нагружения образца. Партию образцов испытывают при различных температурах. К каждому образцу прикладывают закручивающую нагрузку и измеряют угол закрутки до потери образцом устойчивости. Строят зависимость критического угла закрутки от температуры и по скачку кривой судят о температуре перехода от нелинейно-упругого в упругопластическое состояние. 1 ил.