⏳Ползучесть и восстановление в полимерах: от моделей до реальности
Разбираемся в поведении твердых полимеров под постоянным напряжением! Ползучесть – это когда материал деформируется со временем под постоянной нагрузкой📈
Функция податливости ползучести J(t) показывает, как деформация ε(t) меняется со временем по отношению к приложенному напряжению σ0.
Рассмотрим модель Фойгта –
параллельное соединение пружины и амортизатора. Под нагрузкой деформация растет, замедляясь со временем. После снятия нагрузки деформация экспоненциально уменьшается до нуля. Это похоже на восстановление формы экструдированных или литьевых деталей после охлаждения.
💡Однако,
если полимер быстро охладить, молекулы могут "замерзнуть" в искаженной форме. Нагрев или длительное расслабление позволит им вернуться к термодинамическому равновесию, что вызовет изменение размеров.
Для более точного описания поведения полимеров используют модель Максвелла (последовательное соединение пружины и амортизатора) для вязкоупругих жидкостей и объединяют её с моделью Фойгта, получая четырехпараметрическую вязкоупругую модель. График зависимости деформации от времени.
Эта модель позволяет учесть:
• Мгновенную восстанавливаемую деформацию (ε1)
• Зависящую от времени восстанавливаемую деформацию (ε3, элемент Фойгта)
• Невосстанавливаемую деформацию (ε2, ползучесть Максвелла)
Четырехпараметрическая модель – разумное приближение первого порядка для полимерных кристаллических твердых тел и жидкостей вблизи температуры перехода.
#полимеры #ползучесть #вязкоупругость #материаловедение #деформация #моделирование #наука #инженерия
