Способ определения температуры перехода наполненных полимеров в область упругопластического деформирования

(57) 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 допотери 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.(56) КонструкционныеП. М. Огибалова, Кн. 1Москвитин В.В, Йлменных нагружениях. Под ред.972.при переолимерыМ.: МГУ, 1 стичность ,: МГУ, 196 ЕНИЯ ТЕМ НЕННЫХ П ОПЛАСТИ 5ПЕРАТУ. ОЛИМЕ- ЧЕСКОГО ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛРЫ ПЕРЕХОДА НАПОЛРОВ В ОБЛАСТЬ УПРУГДЕФОРМИРОВАНИЯ Изобретение относится к механическим испытаниям, в Частности к способам определения температуры перехода наполненных полимеров (НП) в упругопластическое 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 меньше предельных деформаций связующего и обычно не превосходят величины 30-40. Материал при деформировании является практически несжимаемым.Известнц способы определения температуры перехода полимеров из опытов на осевое растяжение при различных температурах, в которых о переходе материала иэ уйругого 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 постоянной температуре; Определяют при каждой температуре уровень остаточных деформаций, по которому судят о переходе или непереходе полимера из упругого в упругоопластическое состояние. При этом испытание серри образцов при каждой температуре для 1: определений зависимости остаточной деформации от уровня нагрузки требует чрезвычайно большогообьема испытаний, поэтому при каждой температуре один образец нагружают и разгружают с ростом уровня нагрузки до образования характерных для упругопластического состояния остаточных деформаций, Недостатком данного сособа является его невысокая достоверность вследствие проявления при повторных нагружениях эффектов, типа эффектов. Баушингера, поскольку при повторных нагружениях характеристики неупругости материалов изменяются.Целью изобретения является повышение достоверности путем обеспечения постоянства характеристик материала за счет исключения операции разгрузки и повтор" наго нагружения образца.Цель достигается за счвттого, что нагружение каждого образца осуществляют путем его стесненного вдоль оси) кручения, выполнение образца цилийдрическим, определение зависимости угла потери устойчивости образца от температуры. и определения перехода образца из нелинейно-упругого в упругопластическое состояние по скачку в указанной зависимости.На чертеже представлена характерная зависимость от температуры Щ 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 нагружатвль), второй за- хват при этомсвязывают с основанием устроййетва.,Конкретное выполнение устройства не существеннодля,предлагаемого способа, важйо лишь то, что устройство должно обеспечить стесненное кручение образца при различных температурах,Способ реализуется следующим образом.Изготавливают партию одинаковых образцов. Образцы испыть 1 вают при различных температурах. Образец устанавливают в захватах испытательной машины, помещают в камеру и нагревают до температуры испытания. Прй этом обеспечивают свободное температурное деформированйе образца, путем измерения усилия реакции на образец захватов и устранения этого усилия перемещением суппорта. После нагрева,обоаэца суппорт фиксируют в положении, 5 обеспечивающим. отсутствие осевой нагрузки на образец, и прикладывают к образцу закручивающую нагрузку, измеряя угол закрутки. до потери образцом устойчивости.Строят зависимость критического угла за крутки при котором происходит потеря устойчивости) от температуры. По скачку на кривой судят о температуре перехода иэ не- ,.линейно-упругого в упругопластическое состояние.15П р и м е р . В качестве исследуемогоматериала был выбран полимер на основе бутилкаучука; наполненный мелкодисперсной солью. При умеренных деформациях до 20 40) такой НП удовлетворительно описывается при активном догружении с помощью потенциала типа Муни, Использовались образцы с отношениями радиуса а к длине 1 равными 1/5, 1/5,5 и 1/6. Размер выбирал ся из следующих соображений; при боль-.ших значениях отношении начинали сказываться на результате "краевые эффекты", а при меньших значениях устойчивость терялась при столь малых деформациях, что ЗО касательный и начальный модули мало различались, До перехода в упругопластическое состояние кривая разгрузки совпадала с кривой активного догружения. после переход разгрузка шла по наклону начального 35 упругого модуля, Каждая партия образцовиспытывалась в температурном диапазоне от температуры стеклования (-30 С) до температуры, заведомо превосходящей переход в упругопластическое состояние 40 (+50 С). Образцы устанавливались в захваты, после нагрева осевое перемещение захватов предотвращалось, образцы закручивали до потери устойчивости.На чертеже кривая 1 соответствует от ношению ад/6; кривая 2-1/5,5 и кривая3 - 1/5. Скачок указанных кривых происходил при температуре порядка+30 С,Строя экспериментальные зависимости. критического угла закрутки Ц), по скачку 50 можно определить температуру перехода изнелинейно-упругого в упругопластическое состояние. Таким образом, способ определения 55 температуры перехода в упругопластиче ское состояние позволяет не осуществЛятьразгрузку. образца в процессе испытания.Данный способ может быть применен для определения и других параметров, оказыва1719964 СоставителМ. Бокарева . Техред М,Мо оспелтал Корректор. А. Осаулен 767 ТиражПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-Зб, Раушская маб 4/5 Зак водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 ющих влияние на состояние материале, при определяют температуру перехода, о т л и- которых происходит подобный переход.ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияф о р м у л а и э о б ре т е н и я, достоверностипутем обеспечения постоянСпособ определения температуры пе- ства характеристик материале за счет искрехода наполненных полимеров в область б лечения операции разсрузки и повторного упругопластического деформирования, за- нагружения образца, нагружение осуществключающийся в том, что партию образцов ляют кручением вуеловиях стестенияосевонагреваютдотемпературыиспытаний,раэ- го деформирования образце, в качестве личной для каждого образца, нагружают об- характеристики деформирования образца,. резцы, определяют характеристику:10 определяют критический угол закрутки до деформирования образца, устанавливают потери образцом устойчивости и фикусирузависимость характеристики деформирова- ют резкое изменение зависимости, по котония от температуры для каждого образца и рой определяют температуру перехода.