Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

К Зависшюсть деформации от времени действия нагрузки.

Основные виды зависимости деформации от времени действия деформирующей силы можно свести к пяти типам, представленным на фиг. 13. У ньютоновской жцдкости (кривая 1) деформации е представляют собой линейные функции времени /. Это положение является прямым следствием закона вязкости Ньютона. Характер зависимости деформации от времени тела Бингама-Воларовича не отличается от аналогичной зависимости ньютоновского тела- ниже предела текучести деформация не имеет места, а выше него она пропорциональна времени.

Фиг. 13. Основные типы зависимости деформации от времени.

В противоположность ньютоновской жцдкости деформация вдеально упругого тела (тела Гука) не зависит от времени (кривая 5). Между этими крайними видами зависимости располагаются кривые не ньютоновских жидкостей и невдеально пластичных и зшругих тел.

У псевдопластичных жидкостей деформация в является нелинейной функцией времени (кривая 2). В частности, расход жидкости через трубу или капилляр не пропорционален времени. Этим объясняется отмеченная выше плохая воспроизводимость измерений аномальной вязкости.

Упруго-пластичные тела дают кривые 3 или 4. Часть их деформации, связанная с зшругим компонентом, не зависит от времени действия деформирующей силы, другая же часть, связанная с вязкостью, является функцией времени. Если вязкость нормальная, то последняя часть деформации пропорциональна времени (кривая 3), При аномальной вязкости зависимость деформации от времени носит более сложный характер (кривая 4).

2. Последействие нагрузки и разгрузки. После прекращения действия деформирующей силы тела со временем могут или вернуться к первоначальной форме, или полностью либо частично сохранить новую форму. В первом случае деформация упруга, во втором пластична или соответственно зшрзто-пла-стична.

Величина нагрузки отражается на последействии. Исследования П. А. Ребиндера с сотрудниками [36, 37], Г, В. Виноградова [38, 39] и других [И, 41] показывают, что нагрузка определяет не только зшрзтую или остаточную деформацию, но частично также кинетику деформации и возвращения тела к первоначальной форме после снятия нагрузки. Для многих смазок, обладающих упругостью, это время >Беличивается по мере приближения к пределу текучести. Таким образом, переход упругих деформаций в пластичные может не быть резким.

В литературе отсутствует общепринятая терминология эффектов изменения деформации во времени под нагрузкой и после разгрузки. П. А. Ребиндер называет нарастание деформации во времени под действием постоянного напряжения последействием нагрузки, а убывание деформации после снятия нагрузки последействием разгрузки. Г. В. Виноградов первое обозначает термином прямое последействие, второе - обратное последействие. Последействие нагрузки Бингам называет упругим предэффектом и последействие разгрузки - последействием. В дальнейшем мы будем пользоваться терминологией П. А. Ребиндера.

Конкретные примеры последействий представлены на фиг. 14 изображающей результаты измерения тангенциального сдвига

Фиг. 14. Кинетика деформаций 30%-н ого технического стеарата кальция в масле велосит (по данным Е. Е. Сегаловой и П. А. Ребиндера).

1 -- последействие нагрузки; 2 - последействие

разгрузки. Pq = 4900 дн/см*.

пластинки, погруженной в 30%-ный раствор технического стеарата кальция в велосите (измерения Е. Г. Сегаловой и П. А. Ребиндера [36]). Под действием постоянной нагрузки деформация развивается и только через 60-90 мин. заканчивается. После снятия нагрузки обнаруживается значительное последействие разгрузки. Деформация вполне обратима: через 150-180 мин. после разгрузки она исчезает.

Интересно отметить, что скорость деформации имеет наибольшее значение в момент нагрузки или разгрузки и во времени постепенно снижается до нуля или очень малой величины. Такой вид кинетики последействия характерен для большинства деформаций.

Аналогичные данные получены Г. В. Виноградовым и К. И. Климовым при измерении деформации солидолов (фиг. 17) с помощью разработанного ими метода исследования упругих свойств смазок (см. § 12). Во времени деформация зеличивается, а скорость деформации падает. После снятия нагрузки в моменты Ли и т. д. отчетливо проявляется 5шр)тое последействие разгрзки.

Г. В. Виноградов и К. И. Климов [38, 39] нашли, что кинетика последействия нагрузки солидолов при нагрузках ниже предела текзести подчиняется соотношению

\gea-hb\g(l+tl (1,19)

где €- деформация; / - время действия напряжения; а и b константы.

Константа b оказалась постоянной в широком интервале напряжений. Аналогичная связь между деформацией и временем найдена дpyги«и авторами для асфальтов.

Кинетика последействия разгрузки солидолов по Виноградову подчиняется соотношению

где /i -время после снятия нагрузки; с и cf-постоянные.

При классификации реальных тел с целью выбора параметров деформации и их измерения нельзя ограничиваться установлением связи деформации с напряжением, а необходимо также определить последействия нагрузки и разгрузки. Измерением зависимости е от т нельзя отличить упругое тело от неупругого и соответственно упруго-пластичное от более сложного пластичного тела. Уравнение тела Бингама-Воларовича применимо к реальным телам, у которых деформация во времени ниже предельного напряжения сдвига настолько мала, что ею можно пренебречь. Следует отметить, что интервалы времени действия силы не должны быть слишком велики. Известно, что реальные пластичные тела при чрезвычайно большом времени действия напряжения могут необратимо деформироваться, если даже нагрузка ниже предельного напряжения сдвига.

Одним из способов упрощения описания сложных деформаций реальных тел является метод моделирования [40]. Он сводится к тому, что исследуемое тело заменяется моделью, состоящей из элементов, имитирующих отдельные реологические свойства. Упругость имитируется идеальной прокиной; вязкость -поршнем с просверленными отверстиями, погруженным в вязкую жидкость; предельное напряжение сдвига- ползуном (фиг. 15). Сочетая эти элементы последовательно или параллельно, можно получить системы, моделирующие реологические свойства тел. Последовательное сочетание пружины и поршня моделирует максвелловскую жидкость (фиг. 15, г), последовательное сочетание пружины, ползуна, еще одной пружины и поршня -тело Шведова (фиг. 15, д).

Рассмотрим деформацию растяжения модели тела Шведова. Если приложить малую силу, то будет растягиваться только первая пружина. При этом величина деформации пропорциональна силе, а сама деформация вполне обратима. Когда приложенная сила возрастет до силы трения ползуна, он начнет двигаться. Это будет