Циклические испытания вязкоупругих высокоэластичных материалов по программе «Вложенных циклов»

Аннотация

Проведены экспериментальные исследования вязкоупругих свойств эластомерных нанокомпозитов на основе бутадиен-стирольного каучука и бинарного наполнителя (технический углерод и детонационные наноалмазы). Для того чтобы наиболее эффективно выявить особенности вязкоупругого поведения этих материалов (которые зависят не только от деформации, но и от ее скорости), использовали специальную программу испытаний с «вложенными циклами», разработанную в ИМСС УрО РАН. В процессе испытаний образец подвергается одноосному циклическому нагружению с уменьшающимися на каждом шаге амплитудой и скоростью деформирования. В начале и конце цикла (т.е. при минимальных и максимальных цикловых деформациях) производится остановка захватов разрывной машины на фиксированный промежуток времени для снятия релаксационных зависимостей. Такой подход позволяет за один эксперимент получить максимум необходимой информации как о вязких, так и об упругих свойствах испытываемого материала. Массовое содержание наноалмазных частиц во всех образцах было одно и то же (7 массовых частей), варьировалась доля технического углерода (23, 33 и 43 м.ч.). На основе релаксационных экспериментальных зависимостей (зависимости напряжений от времени) рассчитаны кривые равновесного деформирования материала (они очень важны для теоретиков для построения определяющих реологических уравнений). Анализ деформационных кривых нагружения позволил получить концентрационные зависимости таких механических характеристик как максимальные и минимальные цикловые напряжения, начальный, минимальный и максимальный модули для кривой первого нагружения (упругие свойства); гистерезис цикловых потерь (вязкие свойства при различных скоростях нагружения). Также был исследован эффект размягчения Маллинза (падение жесткости эластомера после первого цикла нагружения).