Зависимость деформирования от условий внешней среды

Деформирование при нагружении волокон и нитей различных видов.

1 – текстильные волокна и нити (общего назначения);

2 – технические нити;

3 – сверхпрочное, сверхвысокомодульные нити

Основные области деформации:

A – малые (обратимые), - мало;

B – средние (частично обратимые), - велико;

C – предразрывные

Процесс деформирования волокон и нитей и вид диаграмм растя­жения существенно зависят от их структуры, температуры, времени (скорости) нагружения и влажности (слайд 4), поскольку эти факторы влияют на протекание структурных перестроек и релаксационных яв­лений.

Вид диаграммы растяжения одного и того же волокна (нити) су­щественно зависит от их физическое состояния, что видно из рис.6. В застеклованном состоянии (ниже Тc) диаграмма приближается к прямой линии и характеризуется значительной величиной начально­го модуля деформации. В высокоэластическом состоянии (выше Тс) диаграмма имеет обычно три участка и характеризуется меньшей ве­личиной начального модуля деформации.

С уменьшением времени (увеличением скорости) деформирования также происходит спрямление диаграммы растяжения, увеличивается ее крутизна и, соответственно, начальный модуль деформации, умень­шается удлинение при разрыве и растет прочность. С увеличением времени (уменьшением скорости) деформирования на диаграмме стано­вится более четко выраженным участок эластической и пластической деформации* уменьшается начальный модуль деформации, растет удли­нение при разрыве и уменьшается прочность.

Влияние влажности на процесс деформирования наиболее сущест­венно для гидрофильных волокон, у которых вследствие аффекта плас­тификации диаграмма растяжения становится существенно более поло­гой, уменьшается модуль деформации, увеличивается удлинение при разрыве и падает прочность.

Температуры:

Скорость деформирования (время):

Влажность:

W₁<W₂<W₃<W₄

Общая деформация: (рис)

- упругая;

- эластическая;

- пластическая (вязкая)

Упругая часть полной деформации текстильных материалов объясняется появлением энергии, вызваной упругим (обратимым) изменением связей.

Эластическая – изменяющаяся во времени часть полной деформации.

Пластическая часть полной деформации в материале образуется вследствие необратимого изменения (нарушения) внешних и внутренних связей.

L_к – длина образца материала, измеренная к моменту окончания действия на него заданной нагрузки

L₀ – первоначальная длина образца

L₁ – длина образца в момент первого измерения сразу же после снятия нагрузки

L₂ – длина образца после отдыха в течение определенного (заданного) времени

Упругая часть деформации распространяется в материалах со скоростью, близкой к скорости звука. Эту часть (компоненту) полной деформации принято называть быстрообратимой.

Эластическая часть деформации проявляется в течение длительного времени (сотен часов). Проявляющуюся за это время отдыха часть деформации принято называть медленнообратимой.

Часть эластической деформации, которая не успела проявить себя за короткое время отдыха, попадает в пластическую и несколько превышает ее истинную величину. Поэтому правильнее эту часть деформации называть остаточной.

При T<T_хр

При Т_хр<Т<Т_с

,

где - вынужденно-эластическая деформация, релаксирующая при Т>T_c; - обратимая эластическая деформация.

При Т_с<T<Т_пл

T_хр – температура хрупкости при которой

Т_с – температура стеклования;

Т_пл – температура плавления.

Релаксационные свойства нитей (при и после средних нагрузок)

Режимы:

1 - ползучесть

- величины деформаций в момент времени и в бесконечности

- время релаксации, зависящее от величины напряжения

- коэффициент, постоянный для данного образца

2 - релаксация напряжений;

- величины напряжений в начальный момент и к моменту времени

- коэффициент, имеющий смысл напряжения в момент времени, равный бесконечности

- время релаксации напряжений

- коэффициент, постоянный для данного образца

3 - релаксация деформаций (отдых).

- величина деформации в момент времени

- величина начальной эластической деформации

- коэффициент, постоянный для данного образца