МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ЖЕСТКИХ ПЕНОПЛАСТОВ ПРИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОМ УТЕПЛЕНИИ ЗДАНИЙ

ДЛИТЕЛЬНЫЕ СТАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ НА СЖАТИЕ

Цель работы. Определение деформационной долговечности, температуры разложения и предела вынужденной эластичности при различной величине относительной деформации.

Оборудование и приборы. Испытания на долговечность при сжатии до заданной величины относительной деформации проводятся на установке, показанной на рис. 7. Установка состоит из станины 1 и штока 2. На шток сверху прикладывается нагрузка. Относительная деформация образца при сжатии фиксируется при помощи индикатора часового типа 3 с точностью 0,01 мм. Образец 4 помещается под шток 2. Повышенная температура создается накладной термокамерой и регулируется ЛАТРом, а замеряется термометром с точностью ± 1 °С, шарик которого располагается на верхней плоскости образца.

*В случае, если при испытании пенопластов не происходит хрупкого разрушения.

Конструкция образцов. Для испытаний используются образцы в виде куба со стороной ребра 25 ± 0,2 мм. Порядок выполнения работы. Испытания проводятся в следующей последовательности:

1) изготовление образцов; образцы могут изготавливаться как механическим способом, так и с помощью нагреваемой нихромовой проволоки; высота образца должна совпадать с направлением вспенивания; образцы должны иметь ровную поверхность без видимых дефектов;

2) перед испытанием образцы кондиционируют по ГОСТ 12423-66 при температуре 20 ± 0,2 °С в течение 24 ч и относительной влажности 65 ± 5%.

3) образец помещают под шток;

4) ЛАТРом задается необходимая температура для испытаний и поддерживается с помощью накладной термокамеры;

5) задается величина относительной деформации (е = 1, 3, 5, 10, 20 %);

6) образец нагружается постоянной нагрузкой, причем, нагрузка задается до такой величины, чтобы время достижения заданной величины относительной деформации было равно нескольким десяткам секунд;

7) с помощью индикатора часового типа фиксируют время от момента начала нагружения образца до достижения величины заданной относительной деформации (деформационная долговечность);

8) вычисляют напряжение в образце по формуле

N

Ст = —, МПа,

А

Где N - нагрузка, приложенная к образцу; А - площадь поперечного сечения образца.

Обработка результатов испытаний. Полученные экспериментальные данные заносятся в табл. 3. Экспериментальные данные обрабатываются с позиции термофлуктуационной концепции деформирования [2]. При постоянных заданных температуре и напряжении одновременно испытывается 6 - 12 образцов на каждую точку. За результат испытаний принимается среднее арифметическое. Нагрузка варьируется в таких пределах, чтобы получить не менее четырех точек на одну прямую при заданной температуре и величине относительной деформации (берутся минимум три различные температуры). Достоверность экспериментальных данных проверяется по ГОСТ 14359-69.

По экспериментальным данным строится график в координатах lg6 - ст. Для выявления аналитической

Зависимости, связывающей время до деформирования, напряжение и температуру зависимости графоаналитическим способом перестраиваются в координаты lg [6] - 1/Т. Уравнения, описывающие связь деформационной долговечности 6 с напряжением ст и температурой Т, приведены в [2] и имеют вид: для деформационной долговечности

U o'-Y'ст

6 = 6техр

RT

„ , 2,3Rt , е

U '------ .------- lg____

. 0 1 - T/Tm <B em_

И теплостойкости

Где - em (период колебания сегмента в цепи), u0' (энергия активации перемещения сегмента из одного положения в другое), у' (структурно-механи-ческая константа, отражающая неравномерность распределения нагрузки по цепям полимера), Tm' (предельная температура размягчения полимера) - физические константы материала; ст - напряжение; Т - температура; R - универсальная газовая постоянная; е - время до деформирования (деформационная долговечность).

Величины констант определяются графоаналитическим способом из зависимостей lg [е] - 1/Т. Так, em и TM - как

2,3 R Д lg е

Координаты полюса (точка пересечения прямых). По тангенсу угла наклона прямых по формуле U =-

Рассчитываются значения U при заданных напряжениях и строится график в координатах U - ст. При экстраполяции на ст = 0 определяется величина u0'; по тангенсу угла наклона прямой определяется у'. Схема определения физических констант приведена в лабораторной рабо - те 1. Значения констант заносятся в табл. 4. Проверка правильности определения констант производится на ЭВМ по программе "Konstanta. exe". Блок - схема программы приведена в прил. 1.

4 Значения констант уравнений (1) - (3) и параметры деформационной работоспособности жестких пенопластов

По уравнениям (1) - (3) вычисляют деформационную долговечность, теплостойкость и предел вынужденной эластичности при заданных параметрах испытания и величине относительной деформации. Полученные результаты заносятся в табл. 4.

Литература: [2, с. 74 - 89].

Lg(V>-100); мм/с

Лабораторная работа 4