Лекция № 10. Методы и приборы для измерения адгезионных характеристик

Методы и приборы для измерения адгезионных характеристик

Приборы и методы измерения адгезии основаны на разрушении адгезионного соединения путем приложения внешнего усилия. По способу приложения усилия различают методы отрыва (равномерного и неравномерного) и сдвига. (См. рис. 611. Адгезив (пищевой продукт) на рисунке обозначен темным, субстрат – светлым.

Рис. 11. Способы измерения адгезионной прочности:

1 – отрыв нормальной силой при растяжении;

2 – отрыв при внецентренном растяжении (сжатии);

3,4 – отслаивание материалов при изгибе;

5,6 – отслаивание при отдирании;

7,8 – разрушение соединения при сдвиге;

9,10 – сдвиговое разрушение при кручении.

Внешнее трение – взаимодействие между телами на границе их соприкосновения, препятствующее относительному их перемещению вдоль поверхности соприкосновения.

Определяется по уравнению Б.В. Дерягина:

P_тр=f(P_к +Р_oS_o)

где P_тр – сила трения, Н;

f – истинный коэффициент внешнего трения;

P_к – усилие нормального контакта, Н

Р_o - удельное усилие прилипания (адгезионное напряжение, Па)

S_o – площадь контакта двух тел, м²

Эффективный коэффициент внешнего трения

f_эф = р_тр/р_к

где р_тр – удельная сила трения, Па;

р_к – давление нормального контакта, Па;

f_эф = f (1+ р_о/р_к)

f – истинный коэффициент трения.

Механомолекулярная теория трения (И.В. Крагельский):

«Трение – результат возникновения и разрушения фрикционных связей в месте контакта пар».

F=F_v+F_s

F_v - сила, затрачиваемая на деформацию материала, Н;

F_s - - сила, затрачиваемая на разрушение адгезионных связей, Н

Для подавляющего большинства видов рыб при ориентирование головой по направлению движения будет превалировать адгезионная составляющая силы трения по сравнению с деформационной, тогда сила трения равна.

P=Fθ

где P- сила трения,Н;

F - площадь фрикционного контакта, м²;

θ- напряжение сдвига водяной пленки между рыбой и соприкасающейся поверхностью, Н/м² (Па)

f= P/G= (Fθ)/G

G – сила нормального давления или сила тяжести

F=al

a – коэффициент. зависит от вида рыбы

l – промысловая длина рыбы, м

При ориентирование рыбы головой по направлению движения будет превалирует адгезионная составляющая силы трения, фрикционные связи устанавливаются между выступами чешуи и контактирующей поверхности. При ориентации рыбы хвостом сила трения будет состоять из адгезионной и деформационной составляющей. Чем больше величина деформационной составляющей, тем больше разность между коэффициентом трения при ориентации ее хвостовой и головной частью по направлению движения. по сравнению с деформационной Зависимость коэффициентов трения рыб от нормального давления, температуры тела и продолжительности неподвижного контакта:

o Чем больше масса рыбы, тем меньше коэффициент трения. Площадь фрикционного контакта пропорциональна квадрату длины рыбы, а сила тяжести – кубу ее длины, то с увеличением размера рыбы знаменатель растет быстрее, чем числитель, за счет чего коэффициент трения уменьшается.

o Чем выше температура тела, тем слабее её консистенция и тем больше площадь фрикционного контакта. При температуре от 2 до 20 С зависимость имеет прямолинейный характер, затем криволинейный, достигая постоянной величины коэффициента трения.

С увеличением продолжительности неподвижного контакта увеличивается площадь фрикционного контакта, возрастает сила трения, возрастает коэффициент трения.