文档介绍：·54· 世界橡胶工业 2003
最新橡胶工艺原理(五)
王作龄编译
中圈分类号:TQ 文献标识码:E 文章编号:1671—8232(2003)02—0054—06
第 4章橡胶力学
橡胶的弹性‘
测定硫化胶静态力学性能的最简单的方法
是单轴拉伸试验。如图 4-1所示,使截面积相同
的试样的两端保持准平衡状态,在该状态下对
试样进行伸长,于相同应力(在试样平行部份上
形成)下测定硫化胶的静态力学性能。把表征试
样平行部分的伸长和负荷 F关系的曲系称
0
为负荷一挠度曲线,图4—2为纯胶硫化胶的应力
一伸长比曲线。该曲线不仅与试样的力学性能有
关,还与试样的形状和尺寸相联。因此,为了表
圈 4—2 纯股配合硫化股的应
现橡胶的力学特性,对变形￡和应力。定义如力一伸长比曲线
下: 伸长比和形变一样也是无因次数。压缩时值
￡一(4—1) 为 1以下。单轴拉伸应力相同时,应力与负荷成
‘ 0
正比,形变与变形量也成正比。如果用应力一伸
F (4
盯一— 2) 长比曲线的尺度来对负荷一挠度曲线进行换算,
则可象图 4—2那样表示。该曲线常用于表示可
大变形,以及除去负荷后变形几乎恢复到初始
状态的橡胶的力学特征。
橡胶的这种弹性是由伸长或者压缩引起的
熵变产生的复原力,它随着温度上升而增加。
能量
圈 4-1 单轴拉伸试验把力 F作用于橡胶,使橡胶试样的长度从
z。伸长至 z,此时的负荷一挠度曲线称为加荷曲
应力的单位为 Pa(帕斯卡 N/m );应变为无因
线。若将加荷曲线设定为 F—F(z),则力 F对橡
次数,对于如橡胶之类的大变形材料可用百分
胶所做的功 w 可由下式给出。即:
比表示。此外,将伸长作为正值,则将压缩变形
— z 5
取为负值。
为了表征橡胶变形程度,往往采用伸长为该 W 用加荷曲线和伸长比轴所包围的面积
作为另一尺度。用试样平行部份伸长后的长
表示。使力减少时的负荷一挠度曲线称为减荷曲
度 z(一z。+△z)与伸长前的长度之比表示。
线。若将减荷曲线设定为 F—F (z),橡胶中贮
即:
存的能可在由橡胶复原力变为 0之前所做的功
,
一÷ (4—3) w 给出,用减荷曲线和伸长比轴所包围的面
tO
积表示。即:
一 1+ ￡(4—4)
第 3l卷第 2期最新橡胶工艺原理(五) ·55·
『_ 一。 z)dl (4 采表不形变能密度,这样做就比较方便。假定此
- 6)
时的形变能密度函数为∞(I ,I ,I。),则各应力
但是,z。是满足 F (z。)一0式中 z的值。如果参(i一1,2,3)表示如 d 下:
考图 4—2,则减荷曲线通过加荷曲线下侧,因此
一+ 3丝
w +w =AW>0。这是在变形过程中作为热损一. +一. + 12 豢+4) ‘4一l4’ 313(4一
失的能,即损耗能,它用加荷曲线和减荷曲线所根据式(4—11)~(4—13)得出/ 3I .,所以各应力
包围的面积表示。橡胶在大变形时可认为 AW/ 分别表示如下:
w《1,所以可假定,外力所做的功