WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

Тер-Микаэлян Павел Юрьевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ДЕФОРМИРУЕМОСТИ

АРАМИДНЫХ НИТЕЙ

Специальность 05.19.01 – Материаловедение производств текстильной и

легкой промышленности

Автореферат

диссертации на соискание ученой

степени кандидата технических наук

Москва – 2012

  Работа выполнена на кафедре физики федерального государственного

  бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального

  образования «Московский государственный текстильный университет

  имени А.Н. Косыгина»

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

  Шаблыгин Марат Васильевич

Официальные оппоненты: Щербаков Виктор Петрович

  доктор технических наук, профессор, федераль- 

  ное государственное бюджетное образовательное

  учреждение высшего профессионального образо- 

  вания  «Московский государственный текстиль-

  ный университет имени А.Н. Косыгина»,

  заведующий кафедрой механической технологии 

  волокнистых материалов.

Бычков Роберт Андреевич

кандидат технических наук, доцент, Московский

государственный университет приборостроения  и

информатики,

доцент кафедры материаловедения и технологии

материалов и покрытий

 

Ведущая организация:  Открытое акционерное общество «Центральный

научно-исследовательский текстильный институт»,

  ОАО “ЦНИТИ”

Защита состоится « 23  » мая 2012 г. в 10 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.139.02 при Московском государственном текстильном университете имени А.Н. Косыгина по адресу:  119071, г. Москва, ул. Малая  Калужская, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина»

  Автореферат разослан «  23  »  апреля 2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор                                Шустов Ю.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Арамидные нити  в силу своих уникальных физико-механических свойств, применяются в текстильной промышленности для получения материалов с набором новых физико - механических свойств. Их применение, наряду с другими  материалами, определяет дальнейшее развитие науки и техники. 

Для целенаправленного получения данных нитей с определенными свойствами и изделий из нитей большое значение имеет решение задач, связанных с оценками и прогнозированием деформации нити при различных условиях испытаний и при разных условиях получения требуемого изделия.

Для осуществления оценок и прогноза деформации технических нитей применяют различные теории нелинейной вязкоупругости нитей, которые в настоящее время  находятся в стадии развития. На них базируются все существующие методы описания и прогнозирования поведения полимерных нитей при различных режимах деформации с учетом изменения упругих и вязких характеристик. Однако указанные выше теории не описывают адекватно поведение нитей, содержащих полиамидбензимидазольные группировки. Поэтому в настоящее время разработка методик определения упругих и вязких характеристик этих арамидных нитей является актуальной задачей как для получения нитей с заданными механическими свойствами, так и для оценки возможности их применения в разных областях науки и техники.

Цель работы. Цель работы состоит в изучении деформации арамидных нитей при различных режимах нагружения и разработки структурно-механической модели описания и прогнозирования нелинейной вязкоупругости исследованных объектов.

В задачи работы входило:

- экспериментальное изучение деформации арамидных нитей на основе жесткоцепных макромолекул при разных режимах испытания;

- установление влияния напряжения, предварительного уровня деформации и температуры на релаксационные процессы в нитях;

- разработка методик установления закономерностей изменения упругих и вязких характеристик нити по кривым релаксации напряжения и кривым ползучести;

- построение механической модели и разработка методики прогнозирования  изменения вязкоупругих свойств нитей по данным, полученным из обработки кривых релаксации напряжения и ползучести;

- апробация разработанной методики прогнозирования нелинейной вязкоупругости нитей, проявляемой при ползучести и при испытании в режиме релаксации напряжения, по диаграммам растяжения.

Научная новизна  работы состоит в установлении закономерности изменения упругих и вязких характеристик в процессе деформации арамидных нитей, в разработке механической модели для описания нелинейных вязкоупругих свойств исследованных  нитей и в разработке методов прогнозирования изменения деформационных свойств нитей по данным, полученным из

обработки кривых релаксации напряжения и диаграмм растяжения.

Практическая значимость работы  состоит в применении разработанных методик для прогнозирования деформационных свойств арамидных нитей, проявляемых при различных режимах нагружения, по кривым релаксации напряжения и диаграммам растяжения с целью оптимизации использования при создании новых композиционных материалов.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Межвузовской научно - технической конференции аспирантов и студентов “Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности” (Поиск- 2009, Поиск-2011; г. Иваново - 2009,2011г.), Международной научно - технической конференции “Современные технологии и оборудование текстильной промышленности” (Текстиль – 2008, Тектиль-2010; г. Москва, 2010г.).

По материалам диссертации опубликовано 12 работ, из них 8 статей и 4 тезиса доклада на различных конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и приложений. Работа изложена на 210 страницах и содержит 98 рисунков, 8 таблицы и список используемой литературы из 140 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности работы, сформулированы цели и задачи проведенных исследований, а также новизна и практическая значимость работы.

В первой главе приведен обзор научной литературы, связанной с тематикой диссертационной работы, статьи и монографии Кукина Г.Н., Соловьева А.Н., Каргина В.А, Сталевича А.М., Тиранова В.Г., Герасимова В.И., Цобкалло Е.С., Работнова Ю.Н., Суворовой Ю.В., Бартенева Г. М. и других авторов. Рассмотрены труды, посвященные исследованию деформационных свойств полимеров и нитей и их микроструктуры. В первой главе также приводятся работы, связанные с теоретическими подходами описания вязкоупругих свойств нитей и полимерных материалов. На основе анализа приведенных в литературном обзоре работ показана необходимость изучения и описания вязкоупругих свойств арамидных нитей.

Во второй главе приведены характеристики исследованных нитей, обоснование выбора нитей и методы их исследований.

В качестве объектов исследования использованы нити семейств Русар и СВМ (сополимерной и гомополимерной природы) с линейной плотностью 60,1 текс и удлинением при разрыве . Проведено изучение нитей Русар-1 (3,36% , 1,17ГПа, термообработка при температуре 250С в течение 40 мин..); Русар-2 (2,25%, 2,11ГПа, термообработка нити при температуре 300С в течение 40 мин.); нить СВМ-1 (2,43%, 1,61ГПа, термообработка нити при температуре 250С в течение 40 мин.); нити СВМ-2 (3,16% 1,48ГПа); нить Армос (4,13% , 0,98ГПа), нить фенилон (линейная плотность - 93,5 текс,24,1% 0,72 ГПа), капроновая нить (линейная плотность -29 текс, 12,4%, 0,7 ГПа). Для решения поставленных задач выбор нитей для исследований был обусловлен не только различием разрывных удлинений и разрывной прочностью , но и различием форм их диаграмм растяжений. Выбор капроновой нити был обусловлен схожестью формы ее диаграммы растяжения с диаграммой растяжения нити СВМ-2.

Исследования релаксации напряжения в нитях и их свойств при постоянной скорости перемещения зажимов проведены на многофункциональной разрывной машине “Инстрон – 1122”. База при испытании нити -100 мм. Исследование на ползучесть проводили на релаксометре деформации. Для исследования арамидных систем  была применена ИК-спектроскопия с использованием Фурье - спектрометра “ФС - 02”.

В третьей главе приводятся результаты исследований по механическим свойствам нитей при различных режимах нагружения и их аналитическое описание с применением разработанной механической модели. Исследования образцов были проведены в режиме растяжения с постоянной скоростью деформации, в режиме релаксации напряжения и в режиме ползучести при различных температурах испытания.

  На рис.1а приведены диаграмма  растяжения и зависимость  изменения секущего модуля  от деформации для нити Русар-1. Величину секущего модуля вычисляли по формуле:.

Из приведенных графиков для нити Русар-1 (рис.1а) следует, что диаграмма растяжения в области малых деформаций (до 1%) характеризуется увеличением с возрастанием. При деформации 1.1 %  зависимость от характеризуется наличием максимума. При 1.1 % , величина с ростом убывает. Следует отметить, что форма диаграмм растяжения и, соответственно, зависимость изменения от для исследованных нитей СВМ-1, Русар-2 и Армос аналогичны форме диаграммы растяжения и зависимости от для нити Русар-1. Другой формой характеризуются диаграммы растяжения нить СВМ-2 (рис.1б). Для нее в области деформаций от 0,1% до 1,8% характерно убывание с ростом . Если при описании диаграмм растяжения в области малых деформаций исходить из полученного неравенства (-модуль упругости нити), то диаграммы растяжения нитей СВМ-1, Русар и Армос в этой области  должны описываться с возрастающим модулем упругости, в то время как диаграммы растяжения нити СВМ-2 – с постоянным  либо со слабо возрастающим модулем упругости.

В качестве оценки возможного возрастания модуля упругости может рассматриваться и зависимость текущего модуля от деформации, так как в данном разделе показано, что увеличение и уменьшение текущего модуля для исследованных нитей наблюдается в тех же интервалах деформации, для которых установлено увеличение или уменьшение секущего модуля.

 

a)  б)

  Рис.1.  Механические характеристики нитей: a – Русар-1, б - СВМ-2: -- - диаграмма растяжения; -- - изменение секущего модуля от деформации.

 

  Выявленные закономерности, связанные с  изменением модуля упругости, должны проявиться  при описании кривых релаксации напряжения и при описании кривых ползучести

Применение принципа деформационно-временной аналогии для количественного описания релаксации напряжения предполагает возможность построения обобщенной кривой - образной формы в координатах , где - релаксационный модуль. В работе показано, что построение такой кривой для нитей СВМ-1, Русар и Армос не представляется возможным в силу увеличения модуля упругости в процессе предварительной деформации. Анализ зависимостей от времени для исследованных нитей показал, что при любом наперед заданном времени релаксационный модуль возрастает с увеличением предварительной деформации , и это отличает полученные зависимости от зависимостей для нитей, фрагменты диаграмм растяжения которых характеризуются уменьшением с увеличением .

  Кривые релаксации напряжения для исследованных нитей СВМ-1, Русар и Армос во временном интервале от 0,01 до 10 мин, перестроенные в координатах - образуют семейство прямых (рис.2). Анализ аналитического описания полученного семейства кривых релаксации напряжения степенными функциями вида показал, что и зависят от уровня предварительной деформации , что указывает на изменение упругих и вязких характеристик нитей в основном на предварительной стадии деформации.

Также показано, что для описания кривых ползучестей  нитей СВМ-1, Русар и Армос не применим принцип напряженно-временной аналогии.

  Кривые ползучести нитей СВМ-1, Русар и Армос, перестроенные в координатах - , во временном интервале 0,01 до 10 мин образуют семейство прямых с различными угловыми коэффициентами и описываются функциями , где =, , - заданное напряжение при ползучести. Это позволяет сделать вывод, что изменение упругих и вязких характеристик нитей в основном происходит при временах  меньше 0,01 мин.

 

Рис.2. Зависимости от при  различных значений предварительных

деформаций  для нити Русар-2: -- - эксперимент, расчет.

Для нитей ряда СВМ-1, Русар-1, Русар-2 и Армос установлена взаимосвязь между максимальным значением секущего и текущего модуля с разрывной прочностью, определенной по диаграмме растяжения.

Установленные зависимости для описания  кривых релаксации напряжения и кривых ползучести должны следовать из математического описания предлагаемой модели для описания вязкоупругости исследуемых нитей.

  На рис.3 приведена механическая модель для описания вязкоупругости исследованных нитей. Упругий элемент 1 (модуль упругости ) моделирует упругую деформацию. Параллельно соединенные упругий элемент 2 (модуль упругости ) и вязкий элемент 3 моделируют высокоэластическую деформацию.

Дифференциальное уравнение модели представим в виде:

    (1)

где  - напряжение, - деформация, =- упругая деформация, - высокоэластическая

деформация и - упругие характеристики

модели, - текущее время, - коэффициент

вязкости.

Рис.3. Механическая модель

Из математического описания трехэлементной механической модели (1), при (- время релаксации, - постоянная, ) и получено следующее уравнение для описания релаксации напряжения нитей СВМ-1, Русар и Армос в изотермических условиях (уравнение (2) и уравнение, для описания ползучести нитей (уравнение (3)):

  , (2)

(3)

Параметр , входящий в уравнение (2), определялся графоаналитическим методом с применением уравнения  , которое выводится из уравнения (2) в приближении . После определения  параметра при известном значении вычисляется значение с применением формулы , которая также выводится из уравнения (2).

При сопоставлении экспериментальных кривых релаксации напряжения нити Русар-1 с расчетными кривыми, полученными с применением уравнений (2), наблюдается их хорошее  совмещение (рис.2). Аналогичное совмещение наблюдается при сопоставлении расчетных и экспериментальных кривых релаксации напряжения для  нитей СВМ-1, Русар-2 и Армос. При сопоставлении экспериментальных и расчетных кривых ползучести, полученных с применением уравнения (3), также наблюдается их хорошее совмещение. 

  Показано, что в пределах одной кривой релаксации напряжения параметр и время релаксации являются постоянными. Однако при применении уравнения (2) для описания семейства кривых  релаксации напряжения возникает вопрос об установлении  зависимости параметра и времени релаксации от уровня предварительной деформации . С учетом этого важного результата в уравнение (2) и (3) вводятся зависимости и .  Аналогичные зависимости для и введены и в уравнение (3).

  Для описания ползучести нити СВМ-2, диаграммы растяжения которых в области сравнительно малых деформаций характеризуются уменьшением секущего модуля с увеличением деформации (рис.1б), из уравнения (1) при получено уравнение

, (4)

где , , -время запаздывания.

Упругие характеристики , , параметр и время запаздывания , входящие в уравнение (4) определялись с применением принципа температурно-временной аналогии в интервале температур 20-200при различных нагрузках. Показано, что с увеличением температуры и напряжения время запаздывания уменьшается в исследованном временном интервале, в то время как  , и не изменяются.

Для описания ползучести нити фенилон, диаграммы растяжения которых во всей области деформации характеризуются уменьшением секущего модуля с увеличением деформации, применялась гипотеза о подобии изохронных кривых ползучести. Уравнение для описания ползучести получено из выражения (1).

Следует отметить, что анализ форм кривых диаграмм растяжения для исследованных нитей позволяет определить, какой из изложенных выше методик следует использовать для описания кривых релаксации напряжения и ползучести.

  Четвертая глава посвящена определению изменения упругих и вязких характеристик нитей в процессе их ползучести и в процессе растяжения их с постоянной скоростью деформации. В ней также рассматриваются вопросы, связанные с механизмами деформации нитей при растяжении их с постоянной скоростью деформации.

  Для  определения значений коэффициента вязкости  нитей СВМ-1, Русар и Армос использовалась зависимость, которая применялась для получения уравнения (3). Численные значения , и , определенные по кривым ползучести для нити СВМ-1, приведены в таблице 1.

  Из графиков, приведенных на рис.4а для  нити СВМ-1, следует, что зависимость коэффициента вязкости  от времени линейна и численное значение коэффициента вязкости возрастает с увеличением времени эксперимента. Установлено, что зависимости коэффициента вязкости от времени эксперимента  для нитей Русар и Армос аналогичны зависимостям для нити СВМ-1.

Другую зависимость имеет коэффициент вязкости от напряжения при фиксированном времени. Зависимость коэффициента вязкости от напряжения при в рассматриваемой области напряжения имеет максимум. 

Сравнение  максимальных значений функций зависимости коэффициента вязкости от напряжения при для различных нитей показывает, что наибольшее из всех максимальных значений соответствует нити Русар-2.

Анализ графиков зависимости коэффициента вязкости от напряжения для нитей Русар и Армос при других временах во временном интервале от 0.1мин. до 10 мин. показывает, что, несмотря на отличие численных значений, по форме кривые аналогичны друг другу и зависимостям коэффициента вязкости от напряжения для нити СВМ-1 при  времени

 

Нить СВМ-1,

(ГПа)

0,191

0,414

0,499

0,626

0,722

, мин.

0,0252

0,0316

0,0268

0,0292

0,0355

(ГПа)

38,81

49,73

51,69

54,68

56,09

 

68

90

81

74

70

Нить СВМ-2,

(ГПа)

0,78

1,06

1,50

, мин.

65,00

38,00

1,00

(ГПа)

105

106

125

 

0,30

0,30

0,26

  Таблица 1

а) б)

Рис.4. Зависимость коэффициента вязкости от времени: a-нить СВМ-1;

б-нить СВМ-2; = 1060 МПа, температуры; 1-, 2-, 3-,

4-.

Для определения значений коэффициента вязкости  нити СВМ-2 использовалась зависимость, которая применялась для получения уравнения (4). Численные значения , и , определенные по кривым ползучести при температуре испытания для нити СВМ-1, приведены в таблице 1.

  Из таблицы 1 следует, что кривые ползучести нити СВМ-2  при температуре испытания и напряжениях 0,78ГПа и 1,06ГПа описывается с постоянными величинами  , и . Однако при температуре испытания значение модуля упругости увеличивается в 1,24 раза, хотя значение параметра уменьшилось в 1,15раз.

Из графиков, приведенных на рис.4б для  нити СВМ-1, следует, что значения коэффициента вязкости уменьшаются с увеличением времени эксперимента при температурах , и . При температуре в зависимости коэффициента вязкости от времени наблюдается минимум, а при временах испытания больше 2 мин. зависимость от аналогична зависимостям, характерным для СВМ-1, Русар и Армос. Следует отметить,  что минимум в зависимости от наблюдается при , независимо от того, что повлияло на изменение времени запаздывания – напряжение или температура. Данный результат согласуется с проведенными теоретическими оценками.

Зависимости от для нити СВМ-2 отличаются от зависимостей  от для нитей СВМ-1, Русар и Армос и аналогичны зависимостям от , полученным для капроновой нити. Следует отметить, что диаграммы растяжения нити СВМ-2 и капроновой нити характеризуются одинаковой формой. Коэффициент вязкости убывает с ростом напряжения при фиксированном времени испытания.

Численные значения,и для нитей СВМ-1, Русар и Армос определялись из решения уравнения (1) при постоянном значении скорости деформации . Данное уравнение имеет вид:

    (5)

Для нитей СВМ и Русар в силу слабой зависимости диаграмм растяжения от скорости деформации для оценок упругих и вязких характеристик нити,  входящих в уравнение (5), была разработана методика, включающая в себя следующие этапы:

- разделение исследуемой области деформаций диаграммы растяжения на участки с целью учета зависимости модуля упругости и от величины предварительной деформации;

- аппроксимацию  выделенных участков экспериментальной диаграммы растяжения функцией в  окрестности заданной деформации с целью определения , и для заданного интервала деформаций, где , (численные значения ,и находились с применением метода наименьших квадратов).

Диаграммы растяжения нити Армос чувствительны к изменению скорости деформации. Поэтому для оценок , и по диаграммам растяжения для нити Армос была разработана методика, включающая в себя следующие допущения: 1- рассматриваемые фрагменты диаграмм растяжения описываются с постоянным параметром ; 2- время релаксации при достижении заданного напряжения не зависит от скорости деформации нити и 

(; -скорость деформации нити при получении диаграммы растяжения 1, - скорость деформации нити при получении диаграммы растяжения 2); Из равенства напряжений и уравнения , где  , , выводится уравнение для нахождения и графоаналитическим методом: , (6)

где  , - секущий модуль диаграммы растяжения 1; индексы 1 и 2  определяют значения механических характеристик при растяжении нити с разными скоростями и до заданного напряжения .

Из графика, построенного в координатах , вычисляются значения и соответствующие деформации .

  После вычисления производится вычисление , используя  формулу 

. Затем вычисляется значение параметра с применением равенства . Средние значения и , определенные по двум диаграммам растяжения, полученным при скоростях деформации нити и , соответственно равны , . Зависимость модуля упругостиот деформации, определенная по изложенной методике , подобна зависимости изменения секущего модуля от деформации: , где - секущий модуль, определяемый по диаграмме растяжения при . Однако условие подобия между зависимостями и при применении изложенной методики не является необходимым.

На рис.5 показано изменение модуля упругости в зависимости от деформации для нитей СВМ, определенное по разработанной методике.

  Для интерпретации полученных результатов, связанных с изменением модуля упругости при деформации нити, на надмолекулярном уровне для ориентированных аморфно-кристаллических полимеров СВМ, Русар и Армос предположили наличие дисперсии длин проходных цепочек в аморфной области, соединяющих соседние кристаллиты, которые моделируются пружинами (упругими элементами), представленными на рис.6.

  В интервале деформаций нити СВМ-1 от 0,1%  до 1,1% (рис.5а), нити Русар-2 от 0,1% до 0,8%,  нити Русар-1 от 0,1% до 0,9%, нити Армос от 0,1% до 1% пружины деформируются последовательно. Сначала деформируется пружина 1, затем пружина 2 и т.д. Таким  образом, моделируется деформация проходных цепочек, несущих нагрузку, приводящих к увеличению модуля упругости нити.  В области деформаций  от 1,1% до 2,2% для нитей СВМ-1 (рис.5а), Русар и Армос (область постоянства модуля упругости или слабого его увеличения) все пружины от пружины 1 до пружины n растягиваются  одновременно.

  Другим фактором, влияющим на увеличении модуля упругости нити, является перераспределение и возрастание числа водородных связей (исследование с применением ИК-спектроскопии) с одновременным переходом цис-конформеров в более жесткий транс – зигзаг в аморфной области полимера. Следует отметить, что перераспределение и увеличение числа водородных связей для нити СВМ-1 в области деформаций, характеризующихся увеличением модуля упругости и увеличением податливости (интервал деформаций от 1,1% до 2,2%), может привести к дополнительной ориентации мокромолекул в аморфных областях полимера.

Для нити СВМ-2 в интервале деформаций от 0,1% до 1%  (рис.5б) модуль упругости практически не возрастает. При моделировании это означает, что в данном интервале деформаций растягиваются только пружины 1 и 2 (рис.6б). В интервале деформаций от 1,1% до 2,8% (рис.5б) наблюдается увеличение модуля упругости. В этом случае, наряду с деформацией пружин 1 и 2, в процесс деформации включаются и другие пружины (пружины 3…..n-1, n). Увеличение модуля упругости в процессе деформации нити СВМ-2 также связывается с увеличением плотности проходных цепей, несущих нагрузку, и перераспределением и увеличением водородных связей.

 

а) б)

Рис.5. Диаграммы растяжения (кривая-1)  и зависимость модуля упругости (кривая -2) от деформации нитей: а-СВМ-1, б-СВМ-2

  а)  б)

Рис.6. Фрагменты механической модели для моделирования деформации проходных цепей: а) – нить СВМ-1; б)- нить СВМ-2

В пятой главе приведены методики прогнозирования вязкоупругих свойств нитей из жесткоцепных полимеров по диаграммам растяжения и с применением кривых релаксации напряжения. Для прогнозирования релаксации напряжения в нитях СВМ-1 и Русар в интервале предварительной деформации от 0,1%  до 1,0% применялось уравнение, полученное из математического описания механической модели: 

    ,  (7)

где  , . 

Для прогнозирования релаксации напряжения в нити Армос по диаграммам растяжения в интервале предварительной деформаций от 0,1%  до 1,0% (рис.5.) также  было применено уравнение (7). При прогнозе использовались средние значения , и зависимость .

  Для прогнозирования  релаксации напряжения в нити Армос по диаграммам растяжения в интервале деформаций от 1,2%  до 2,4% было применено уравнение

, (8)

где , - постоянные, , , , , , .

  Выбор зависимости модуля упругости от предварительной деформации в уравнении (8) для нити Армос обусловлен незначительным увеличением модуля упругости в рассматриваемом интервале предварительной деформации.

При прогнозе использовались средние значения  , и зависимость . Из сопоставления графиков, приведенных на рис.7, следует их хорошее совмещение. Максимальная ошибка при прогнозе может достигать

  В пятой главе также приводится методика прогнозирования диаграмм растяжения нити фенилон  по кривым ползучести, используя гипотезу о подобии изохронных кривых ползучести.

а)  б)

Рис.7. Релаксация напряжения в нити Армос: кривая 1-экспериментальная кривая, кривая 2 - расчетная кривая (уравнение 7)

  В приложении приведено математическое описание механической модели, учитывающей структуру комплексной нити, из которой выводится уравнение (1) для моделирования нелинейной вязкоупругости комплексных нитей из жесткоцепных и средне жесткоцепных полимеров, а также вывод некоторых формул, применяемых при расчетах. Результаты исследований используются на предприятиях по выпуску арамидных нитей и их применения в композитных материалах.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведены исследования деформации нитей из жесткоцепных ароматических полиамидов в режимах растяжения с постоянной скоростью деформации, релаксации напряжения и ползучести.

2. Впервые показано, что диаграммы растяжения отечественных нитей СВМ, Русар и Армос при  различных скоростях деформации, характеризующиеся увеличением секущего модуля на начальной стадии деформации, описываются с учетом возрастания модуля упругости. Диаграммы растяжения в области уменьшения секущего модуля  при дальнейшем увеличении деформации могут быть описаны с постоянным модулем упругости.

3. Опираясь на результаты проведенных исследований для ароматических нитей Русар и СВМ, из дифференциального уравнения механической модели получены уравнения для описания кривых релаксации напряжения, кривых ползучести и диаграмм растяжения. Показано влияние предварительной деформации на возрастание модуля упругости нитей и изменения вязкости. 

4. На основе полученных уравнений для описания кривых релаксации напряжения, кривых ползучести и диаграмм растяжения арамидных нитей  разработаны методики прогнозирования вязкоупругих свойств исследованных нитей  по диаграммам растяжения и по кривым релаксации напряжения. Это позволяет осуществлять оптимальный выбор арамидных нитей, используемых для получения тканей для средств индивидуальной защиты, создание композиционных материалов, используемых в самолето - ракетостроении.

5. В отличие от гомополимерных нитей СВМ-1, для нитей  СВМ-2 и сополимерных нитей Русар показана возможность определения упругих и вязких характеристик с применением принципа температурно-временной аналогии, а также установлена зависимость изменения коэффициента вязкости от времени, напряжения и температуры, оказавшаяся аналогичной зависимости для алифатических капроновых нитей.

6. На основе впервые полученного дифференциального уравнения разработана методика прогнозирования вязкоупругих свойств нитей фенилон (номекс) пониженной жесткости макромолекул  в области малых деформаций, характеризующихся диаграммами растяжения с убывающим секущим модулем.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Тер - Микаэлян П.Ю., Шаблыгин М.В., Саркисов В.Ш.  К количественному  описанию вязкоупругости нити фенилон // Химические волокна. 2008 г. № 6. С. 40-43.

2. Тер - Микаэлян П.Ю., Шаблыгин М.В., Тиранов В.Г., Саркисов В.Ш. К описанию ползучести комплексных нитей из жесткоцепных полимеров // Химические волокна. 2009 г. № 3. С. 36-39.

3. Тер - Микаэлян П.Ю., Шаблыгин М.В., Саркисов В.Ш. Построение модели вязкоупругости комплексных нитей // Известия ВУЗов, ТТП. 2010 г. № 7. С. 88-93.

4. Тер - Микаэлян П.Ю., Саркисов А.Ш., Шаблыгин М.В., Тиранов В.Г., Саркисов В.Ш. К описанию релаксации напряжения в нитях из жесткоцепных полимеров //Известия ВУЗов, ТЛП. 2011г., Т.13, № 3. С.44-47 .

5. Тер - Микаэлян П.Ю., Саркисов А.Ш., Шаблыгин М.В., Саркисов В.Ш. К описанию диаграмм растяжения комплексной  полиэфирной нити при высоких  скоростях деформации // Известия ВУЗов, ТЛП. 2009, Т.4 №2. С. 72 -75.

6. Саркисов А.Ш., Тер - Микаэлян П.Ю.,Карапетян Н.Ш., Саркисов В.Ш. К модельному описанию деформации ориентированных поликапроамидных волокон // Физико-химия полимеров синтез, свойства и применение. Сборник научных трудов. Выпуск 14. Тверь 2008 г.  С.57-62.

7. Тер - Микаэлян П.Ю., Саркисов А.Ш., Карапетян Н.Ш., Саркисов В.Ш. К вопросу моделирования пучка параллельно расположенных волокон при одноосном  растяжении // Физико-химия полимеров синтез, свойства и применение. Сборник научных трудов. Выпуск 14. Тверь 2008 г. С.63 - 68.

8. Тер-Микаэлян П.Ю., Саркисов В.Ш.  К вопросу описания деформации пучка параллельно расположенных волокон при одноосном растяжении // Тезисы доклада Международная научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» «Текстиль-2008». Москва, 2008. МГТУ им. А.Н.Косыгина. С.12

9. Саркисов А.Ш., Тер - Микаэлян П.Ю., Шаблыгин М.В., Саркисов В.Ш. Модель для описания вязкоупругости комплексных нитей с применением гипотезы о подобии изохронных кривых ползучести // Известия ВУЗов, ТЛП. 2009, Т.3, № 1. С. 57 -60.

10. Тер-Микаэлян П.Ю., Шаблыгин М.В. Автоматизация расчетов  вязкоупругих свойств арамидных материалов// Международная научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2010).  Москва, МГТУ им. А.Н.Косыгина. С. 191.

11. Тер-Микаэлян П.Ю. , Шаблыгин М.В. К количественному описанию ползучести нити фенилон // Тез.доклада. “Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности” (Поиск-2009) Иваново -2009, часть 1, С. 152-153.

12. Тер-Микаэлян П.Ю. К описанию релаксации напряжения в нитях из жесткоцепных полимеров // Тез.доклада. “Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности” (Поиск-2011) Иваново -2011, часть 1, С. 144-145. 






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.