Явление Гистерезиса

Билет 26

Одним из важнейших проявлений релаксационных процессов является упругий гистерезис, сущность которого заключается в следующем. Если действовать на образец постепенно возрастающим напряжением, а затем уменьшать его с той же скоростью, то кривая «напряжение – деформация», отвечающая росту напряжения, не совпадет с кривой падения, т.е. изменение деформации D отстает от изменения напряжения σ.
Кривая убывания деформации при понижении напряжения не возвращается в начало координат и соответствует вполне определенному значению деформации D 1, которую формально можно принять за необратимую остаточную деформацию (рис. 27).

Однако со временем эта деформация постепенно убывает, поэтому ее называют кажущейся остаточной деформацией. Явление упругого гистерезиса зависит от скорости нагружения и температуры. Если время действия нагрузки равно времени релаксации, t = τ, то петля вырождается в равновесную кривую.
Энергия, накопленная в образце, определяется площадью петли гистерезиса как разность удельной работы, затраченной при нагружении и разгружении образца:

Отсюда площадь петли гистерезиса

Эта накопленная невозвращенная энергия может превращаться только в тепло, вызывающее нагревание образца. Механическую энергию, которая теряется в виде тепла, называют механическими потерями.
При быстродействующих переменных нагрузках количество тепла, которое выделяется за счет механических потерь, очень велико и может вызвать сильный разогрев материала. Так, например, в автомобилях при больших скоростях температура в резиновых шинах может подниматься до 100°С. Следствием тепловыделения может быть активирование химических реакций, в частности, реакций окисления (старения) эластомеров.
Гистерезисные явления особенно часто наблюдаются при эксплуатации изделий при пониженных температурах (но выше температуры стеклования), когда время релаксации велико и процесс восстановления размеров изделия после снятия напряжения происходит очень медленно.

Дата добавления: 2015-05-06