Вязкоупругость

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Вязкоупругость – это свойство материалов быть и вязким и упругим при деформации. Вязкие материалы, такие как мед, при сопротивлении сдвигаются и натягиваются линейно во время напряжения. Упругие материалы тянутся во время растягивания и быстро возвращаются в обратное состояние, когда уходит напряжение. У вязкоупругих материалов свойства обоих элементов, и по существу, проявляют напряжение в зависимости от времени. В то время как упругость обычно является результатом растягивания вдоль кристаллографический плоскости в определенном твердом теле, вязкость является результатом диффузии атомов или молекул в аморфных материалах.[1]

История вопроса[править | править вики-текст]

В девятнадцатом веке физики Максвелл, Больтцман и Кельвин исследовали и экспериментировали с ползучестью и возвращением в обратное состояние стекла, металлов и резины.[2] В дальнейшем ставились эксперименты над вязкоупругостью в конце двадцатого века, когда разрабатывались синтетические полимеры и применялись в различных областях.[2] Вычисление вязкоупругости зависит в большей степени от изменчивости вязкости, η. Инверсия η также известна как текучесть, φ. Величину можно получить как функцию температуры или как значение (т.е. демпфер).[1]

Различные типы ответных реакций (\sigma) при изменении уровня напряжений (d\varepsilon/dt)

В зависимости от изменения уровня растяжения в противовес напряжения внутри материала вязкость может разделить на категории: линейная, нелинейная и пластичная. Когда материал проявляет линейность, он характеризуется как Ньютоновская жидкость.[1] В этом случае напряжение линейно пропорционально уровню растяжения. Если материал проявляет нелинейность относительно уровню растяжения, он характеризуется как Неньютоновская жидкость. Есть также интересный случай, когда вязкость уменьшается, поскольку уровень сдвига/напряжения остается неизменным. Материал, который проявляет такой тип поведения известен как тиксотропический.[1] К тому же, когда напряжение не зависит от этого уровня напряжения, материал проявляет пластическую деформацию.[1] Множество вязкоупругих материалов проявляет свойства резины, которые можно объяснить термодинамической теорией полимерной эластичности. В жизни все материалы отклоняются от Закона Гука различными способами, к примеру, проявляя и вязкоподобные, и эластичные свойства. У вязкоупругих материалов соотношение между напряжением и растяжением зависит от времени. Неэластичные тела представляют собой подгруппу вязкоупругих материалов: у них уникальная уравновешенная форма, и, в конечном итоге, они полностью возвращаются в свое состояние после устранения импульсной нагрузки.

Существуют некоторые проявления вязкоупругих материалов:

  • если держится постоянное напряжение, растяжение растет со временем (ползучесть)
  • если держится постоянное растяжение, напряжение уменьшается со временем (расслабление)
  • фактическая неподвижность зависит от уровня нагрузки
  • если применена циклическая нагрузка, то получается гистерезис (отставание фаз), который приводит к рассеиванию механической энергии
  • акустические волны подвергаются ослаблению
  • восстановление объекта после воздействия меньше, чем 100%
  • во время верчения происходит сопротивление трения

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 4 5 Meyers and Chawla (1999): "Mechanical Behavior of Materials", 98-103.
  2. 1 2 McCrum, Buckley, and Bucknell (2003): "Principles of Polymer Engineering," 117-176.

Литература[править | править вики-текст]

  • Р. Кристенсен, «Введение в теорию вязкоупругости» М.: Мир, 1974. — 228c.
  • Д. Р. Бренд, «Теория линейной вязкоупругости» М.: Мир, 1965. — 390с.
  • Дж. Астарита, Дж. Маруччи, «Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей» М.: Мир, 1978. — 312с.
  • Л. А. Галин, «Контактные задачи теории упругости и вязкоупругости» М.: Наука, 1980. — 303с.
  • Ф. Б. Бадалов, «Метод степенных рядов в нелинейной наследственной теории вязкоупругости» Ташкент: Фан, 1980. — 220с.
  • Ф. Б. Бадалов, «Методы решения интегральных и интегродифференциальных уравнений наследственной теории вязкоупругости» Ташкент: Мехтан, 1987. — 271с.
  • Ю. Н. Работнов, «Элементы наследственной механики твердых тел» М.: Наука, 1977. — 384c.
  • В. В. Колокольчиков, «Отображения функционалов памяти» М.: УРСС, 2001. — 224с.
  • А. А. Ильюшин, Б. Е. Победря, «Основы математической теории термовязкоупругости» М.: Наука, 1970. — 280с.
  • А. Б. Волынцев, «Наследственная механика дислокационных ансамблей. Компьютерные модели и эксперимент» Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та, 1990. — 288 с.
  • Дж. Ферри, «Вязкоупругие свойства полимеров» Пер. с англ. М.: ИЛ, 1963. — 536c.
  • А. А. Адамов, В. П. Матвеенко, Н. А. Труфанов, И. Н. Шардаков, «Методы прикладной вязкоупругости» Изд-во: УрО РАН, 2003. — 412с. ISBN 5-7691-1377-4
  • А. А. Ильюшин, «Труды. Том 3. Теория термовязкоупругости» ФИЗМАТЛИТ, 2007. — 288с.
  • А. Г. Горшков, Э. И. Старовойтов, А. В. Яровая, Механика слоистых вязкоупругопластических элементов конструкций" М.: Физматлит, 2005. — 576с.

См. также[править | править вики-текст]

Эредитарность