Dynamiczne badania własności mechanicznych poliamidu Tarlon X-A

T E O R E T Y C Z N A I S T O S O W A N A

1, 7 (1969)

D Y N A M I C Z N E  B A D A N I A  W Ł A S N O Ś C I  M E C H A N I C Z N Y C H  P O L I A M I D U  T A R L O N  X ­ A 

STAN ISŁAW  M A Z U R K I E W I C Z  ( KR AKÓ W ) 

1. Wstę p 

Własnoś ci mecha niczne  tw or zyw s ztu cznych zależ ą  w is totny sposób  o d tempera tu ry  i cza s u . W zależ noś ci  o d tempera tu ry  tw or zyw o moż e znajdować  się  w stanie  s zklis tym,  w ys okoela s tyczn ym  lu b  lep kop la s tyczn ym. W stanie  s zklis tym  tw or zyw a wystę pują  w nis ­ k i c h tempera tu ra ch. W stanie wys okoela s tycznym wystę pują  wyraź ne efekty reologiczne,  co jest  w yn ik iem znacznej gię tkoś ci łań cucha czą steczki.  Temp er a tu r a rozgraniczają ca  ob a stany,  ozn a czon a  j a k o Te, nie jest stałą  fizyczną , lecz zależ y  o d szybkoś ci działania 

b odź ców zewnę trznych. W strefie przejś cia ze stanu szklistego w stan wys okoela s tyczny 

Stan kruchy  Stan wysokiej elastycznoś ci Stan plastyczny 

Temperatura 

Rys . 1. Stany fizyczne tworzywa : E— moduł sprę ż ystoś ci, A — logarytmiczny dekrement drgań  

wystę puje  m a k s i m u m tłumienia ora z duż y spadek modułu sprę ż ystoś ci (rys. 1). W stanie  lep kop la s tyczn ym wystę pują  odkształcenia nieodwra ca lne, wywołane trwałymi przemies z­ czen ia mi czą steczek. 

Z es p olon y moduł sprę ż ystoś ci  tw or zyw a zależ y nie  tylko  o d tempera tu ry, lecz rów­ nież   o d cza s u  tr w a n ia przyłoż onego obcią ż enia. W celu okreś lenia zależ noś ci modułu  sprę ż ystoś ci  o d cza s u , stosuje się  szereg  metod , które schematycznie przeds ta wia rys. 2 [5]. 

26  S .  M A Z U R K I E W I C Z 

S ka la cza s u pomiarów pełzania i relaksacji ogra niczona jest  o d strony krótkich czasów  n a sku tek efektów bezwładnoś ci,  j a k również   n a sku tek niemoż liwoś ci  u zys ka n ia istotnie  chwilowego przyłoż enia naprę ż eń  czy odkształceń . W celu  u zys ka n ia informa cji o włas­ noś ciach mecha nicznych  tw or zyw a  d l a krótkich czasów,  p r zep r ow a d za my  b a d a n ia  p r zy 

Pełzanie,  relaksacja  Drgania  I" wymuszone  4  Drgania  I rezonansowe  .Rozchodzenie  Drgania ,  'swobodne*]  sie fal  10°  11Г   W" 10'  czast[s] —  1 W2 10Ą 10s  ­(t = y^ — — czę stoś ć  v[Hz]  10" 

Rys . 2.  M etod y mechaniczne  p omia r u modułu sprę ż ystoś ci i tłumienia  n a logarytmicznej osi czasu 

obcią ż eniach okres owo­ zmiennych. Naprę ż enia  zmien ia my zazwyczaj s inu s oida lnie z czę ­ stotliwoś cią  v  cyk l i  n a sekundę . W doś wiadczeniach tych zarówno odkształcenie,  j a k i  n a ­ prę ż enie jest sinusoidalną  funkcją  czasu 

e = e0s'mwt, a = o0sm(a>t+d) = e0[E's'mcot+E" coscot], 

gdzie co — kołowa czę stoś ć  drgań , co = 2nv, b — fa zowy ką t mię dzy naprę ż eniem i  od ­ kształceniem, E' i E" — składowa rzeczywista i składowa  u r ojon a zespolonego modułu  sprę ż ystoś ci. 

Miarą  dysypowanej energii moż e być  tzw. tangens ką ta stratnoś ci  tgó = E"/ E'. 

2. B adane tworzywo 

B a d a n ia  p r zep r ow a d zon o  n a  p olia mid zie  p r od u kcji krajowej  Ta r l on  X ­ A .  P ol ia mid y  należ ą   d o gru py  tw or zyw termopla s tycznych,  lin iow o s polimeryzowa nych, o cię ż arze czą ­ s teczkow ym  2 5 H ­ 3 0 tysię cy.  S tr u ktu r a poliamidów jest czę ś ciowo krys ta liczna o  s top n iu  krystalicznoś ci dochodzą cym  d o  5 0 % . Własnoś ci poliamidów uzależ nione są   o d silnego  oddziaływania mię dzyczą steczkowego (wią zania  w od or ow e, oddziaływanie dipolowe),  które w  zn a czn ym  s top n iu wpływają   n a tendencję   d o krys ta liza cji, ora z  o d gię tkoś ci łań ­ cu ch a czą steczki. 

Cechą  ogólną  ws zys tkich poliamidów jest to, ż e zawierają  one w makroczą steczce  u gr u p ow a n ia  a mid ow e  — C O — N H — . Wystę pują   d w a , o dwóch róż nych b a riera ch rotacji  wią zania łań cucha: wią zania  С — С  o niskiej b arierze rota cji ora z wią zania  С — N , działa­ ją ce usztywniają co  n a łań cuch  p olia mid u . Niektóre własnoś ci fizyczne  Ta r l on u  Х ­ А   p r zed s ta w ia ta b lica 1. 

Ta b lica 1 

Rodza j b a da nia  Jednostka  Ta r lon  X ­ A 

Rodza j b a da nia 

mia ry 

Wytrzymałoś ć   n a zginanie  k G / c m2  ₁₁₀₀ 

Udarnoś ć  z ka rb em  c m  k G / c m2  25 

Wytrzymałoś ć   n a rozcią ganie  k G / c m2  700 

Wydłuż enie przy zerwaniu 

%

Wytrzymałoś ć   n a ś ciskanie  k G / c m2  ₁₀₀₀ 

Twardoś ć  wg  B r in ella  k G / c m2  ₁₆ 

Odpornoś ć  cieplna wg Ma rtens a  °C  48 

Odpornoś ć  cieplna wg  V ica ta  °C  180 

Cię ż ar właś ciwy  g/cm3  _1,11 

Ciepło właś ciwe  cal/°C.g  0,5 

Zawartoś ć  wilgoci 

%

3. D rga nia swobodne gię tne z zawieszoną  masą  

M e to d a ta , s tos u nkowo pros ta z  p u n k tu  w id zen ia  p r zygotow a n ia a pa ra tu ry, jest s zeroko  rozpows zechniona . D a je  on a zadowalają ce rezu ltaty  d l a tg (5 <  0, 3 [5].  O d p ow ied n ie  w y­ raż enia  n a moduł za chowa wczy, moduł stratnoś ci i tangens ką ta stratnoś ci mają  postać  [ 5] : 

gdzie A — loga rytmiczny dekrement drgań , m —  ma s a za wies zona  n a próbce, b — współ­ czyn n ik kształtu, zależ ny  od szczegółów urzą dzenia. 

D l a  b elki o  p r zekr oju prostoką tnym za mocowa nej  j ed n ym koń cem b = cd^/ Ą L3, przy 

czym с  — szerokoś ć , d — gruboś ć , L — długoś ć . 

D o badań  uż yto próbek płaskich o  w ymia r a ch  n omin a l n ych  1 2 0 x 1 5 x 5  m m ,  w yk o­ n a n ych  n a wtrys ka rce. Pomiarów  d ok on yw a n o przy  p omocy tens ometru elektrooporo­

wego naklejonego  n a próbkę . 4 

W celu  u zys ka n ia okreś lonej tempera tu ry cały przyrzą d u mies zczono w  komor ze  grzewczej.  D l a  u zys ka n ia  zmia n y czę stoś ci drgań  własnych za s tos owa no urzą dzenie, któ­ rego schemat przeds ta wia rys.  3 . W urzą dzeniu  tym zmieniają c odległoś ci ma s  m , i m2 

moż na uzyskać  róż ne wartoś ci ma s y, zredu kowa nej  d o s wob odnego koń ca próbki.  N a pods ta wie  otr zyma n ych wyników pomiarów sporzą dzono wykres zależ noś ci loga ­ rytmicznego dekrementu drgań   o d tempera tu ry (rys. 4) ora z odpowiadają cy  m u ,  p r zy 

Próbka i tworzywa,  г  

я _ 

"'l 

Rys . 3. Schemat urzą dzenia służ ą cego do zmia ny czę stoś ci drgań  własnych 

AJ  0.5  0.4  0.3  0.2  0.1  0 JO 20 30 40 50 SO 70 80 30 100й_'C  _i i_  213 283 293 303 313 323 333 343 353 383 "К  

Rys . 4.  Z mia n a logarytmicznego dekrementu drgań  A z temperaturą  

30  20  10  _{_J i i_}  0 10 20 30 40 50 60 70 80 80 temp. °C  i——i—o­ 273 283 293 303 313 323 333 343 353 363 'K 

Rys . 5.  Z mia n a czę stotliwoś ci drgań  własnych v z temperaturą  

E'­ 103 kB/ cm2 

E"­103kG/ cm2 

0 10 20 30 AO 50 SO 70 80 90 temp "С  

Rys . 6.  Z mia n a modułu E' i E" z temperaturą  

0,2 

0,1 

1 2 3 4 5 10 20 30 50 100 200 V0 [1/ s] 

Rys . 7.  Z mia n a dekrementu drgań  w funkcji czę stotliwoś ci  d la temperatury 20°C 

stałej m, wykres  zmia n y czę stotliwoś ci drgań  własnych ze zmianą  tempera tu ry (rys. 5).  O b l i ­ czone z pomiarów według wzorów (3.1) i (3.2) wartoś ci modułu rzeczywistego E' ora z  m o ­ dułu u rojonego E" —  d l a róż nych tempera tu r przeds ta wia rys. 6.  D l a tempera tu ry  2 0 ° C  sporzą dzono w układzie półlogarytmicznym wykres  zmia n y loga rytmicznego dekrementu  drgań  w fu nkcji czę stotliwoś ci drgań  własnych (rys. 7). 

4. D rga nia rezonansowe 

P r zy czę stoś ci rezonansowej ш 0  zn ik a składnik  u r ojon y i siła jest w fazie z prę dkoś cią . 

P r zy założ eniu E" < E' [6]  ma my 

30  S .  M A Z U R K I E W I C Z 

gdzie b — współczynnik kształtu, wynoszą cy w  p r zyp a d k u rozcią gania A/ L, A — przekrój  poprzeczny próbki, L — długoś ć  próbki. 

N a tomia s t 

(4.2) E" = E'­  Л " 

WoV'3 ' 

gdzie Л о з  — ш 2—а >1 (por. rys. 8). 

D o  p omia r u drgań  za s tos owa no urzą dzenie, którego schemat  b lokow y przeds ta wia  rys. 9. W układzie  tym generator RC za s ila ny jest prą dem z sieci. Stałe napię cie  za s ila n ia 

A  A  1  1  i  w, ^ ш 2  Rys . 8. Schemat krzywej rezonansu 

u zys kiwa ne jest  za pomocą  s ta b iliza tora napię cia.  G en er a tor  w ytw a r za s inu s oida lne  i m ­ pu lsy elektryczne o ż ą danej czę stotliwoś ci. Impu ls y te wzma cnia ne są  przez  zb u d ow a n y  specjalnie do badań   w zma cn ia cz  la mp ow y, a nastę pnie poprzez tra ns forma tor dopa s owy­ wują cy  d op r ow a d za n e są   d o cewki  w zb u d n ik a elektrodyna micznego.  C e w k a znajduje się   w stałym  p o l u ma gnetycznym,  u zys kiw a n ym  za pomocą  u zwojenia stojana  w zb u d n ik a , 

1 

1 

e

_

Rys . 9. Schemat b lokowy urzą dzenia do  p omia r u drgań  metodą  rezonansu 

d o którego w  tym celu  d op r ow a d za n y jest prą d z sieci poprzez  p r os tow n iki diodowe, w ukła­ dzie  G r etza .  C e w k a  p r zymocow a n a jest  d o próbki. Próbka  d r u g im koń cem  u tw ier d zon a  jest  d o sztywnego  kor p u s u . Odkształcenia próbki  mier zon o tens ometrem  elektr oop or o­ w y m  n a klejon ym  n a niej, pracują cym w  s komp en s ow a n ym układzie  mos tka  W h ea ts ton e' a ,  p r zy za s tos owa niu  w zma cn ia cza  fir my  C H E M I T E R . Przeb iegi rejestrowano  za pomocą   os cylos kop u  ka tod ow ego  O K ­ 1 1 .  C ech ow a n ia  d ok on yw a n o  za pomocą  urzą dzenia  k a l i ­

1 |_ J 

Rys . 11.  Kr zyw e rezonansu  d la róż nych temperatu r 

brują cego  w b u d ow a n ego we wzma cnia cz.  W zb u d n i k elektrodyna miczny  w r a z z próbką   u mies zcza ny był w  k omor ze grzewczej, z kontrolowaną  temperaturą   p omia r u . Schemat  w zb u d n ik a elektrodyna micznego przeds ta wia rys . 10. 

v„[Hz] 

10 20 30 AO SO 60 W SO "С   283 233 303 313 323 333 343 353 "К  

Rys . 12. Zależ noś ć  czę stotliwoś ci rezonansowej v0 oraz róż nicy v2—j>,  od temperatury 

E' 103 [kS/ cmJ 

E"­W3[kG/ cm7] 

­\ 

Rys . 13.  Z mia n a modułu E' i E" z temperaturą  

Próbki o kształcie  r u r ow ym ś rednicy zewnę trznej  2 0  m m , wewnę trznej  1 8  m m i dłu­ goś ci  7 0  m m  w yk on a n o  n a wtrys ka rce. Sposób  w tr ys ku  ( «od czoła »)  p od yktow a n y był  tym, a b y wyeliminować  pows ta wa nie niejednorodnoś ci próbki  n a ob wodzie.  W yk on a n ie  próbek przez wtrys k  m a szereg zalet w porównaniu z  w yk on a n iem przez obróbkę   s kr a ­

m i  0,16  0,14  0,12  0,10  0,05  10 20 30 40 50 BO 70 80 temp. "C 

Rys . 14.  Z mia n a  tg d z temperaturą  

w a n iem (duż a gładkoś ć ), wadą  na tomia s t jest tworzenie się   n a  p ow ier zch n i próbki cienkiej  wa rs twy alifatycznej (na ogół poniż ej  0 , 1  m m  [ 1 2 ] ) o s tru ktu rze odmiennej niż  wewną trz  materiału. 

" P r zy  u s ta lon ym napię ciu za s ila nia generatora, zmieniają c czę stoś ć  drgań  generatora,  d op r ow a d zon o  d o rezona ns u układu drgają cego, tj. próbki z podwieszoną  cewką .  N a  ekra nie  os cylos kop u odczytywa no  a mp litu d y odkształceń  w ob szarze rezona ns u .  P o m i a ­ rów  d ok on yw a n o  d l a tempera tu r  o d  1 0 ° C  d o  8 0 ° C .  Kr zyw e rezona ns u  d la jednej z  b a d a ­ n ych próbek przeds ta wia rys.  1 1 . 

N a pods ta wie  otr zyma n ych , pomiarów sporzą dzono wykres y  zmia n y z temperaturą :  czę stoś ci rezonansowej (rys.  1 2 ) , dyna micznego modułu sprę ż ystoś ci [E' i E" ob liczone  w g wzorów  ( 4 . 1 ) ,  ( 4 . 2 ) ] (rys.  1 3 ) , ora z tangensa ką ta stratnoś ci (rys.  1 4 ) .  P omia r y prze­ p r ow a d zon o  p r zy stałej masie m zawieszonej  n a próbce. 

5.  W n ios k i 

Z pomiarów metodą  drgań   s w ob od n ych  w yn ik a , ż e b a da ne  tw or zyw o wyka zu je  ma k s i­ m u m tłumienia zarówno  d l a okreś lonej czę stoś ci (przy stałej temperatu rze)  j a k i tempera ­ tu r y  ( d la b a da nego  za kr es u czę stoś ci).  M a k s i m u m tłumienia wystę puje  p r zy temperatu rze  ok.  5 0 ° C .  A LB R ECH T  [ 1 ] tłumaczy wystę powanie tego  m a k s i m u m  d l a poliamidów  r u ch a mi  czą steczkowymi, które zwią zane są  z przejś ciem  tw or zyw a w s ta n szklisty. 

W pływ czę stoś ci drgań   n a zmianę  tłumienia w materiałach wykazują cych własnoś ci  reologiczne był  p r zed miotem szeregu badań  doś wiadczalnych. W niektórych doś wiadcze­ n ia ch ,  n p .  [ 4 ,  7 ] , s twierdzono wzros t dekrementu drgań  z czę stoś cią , w  in n ych  n p .  [ 3 ] nie  s twierdzono jego  zmia n y. Teoretyczną  stroną  tego za ga dnienia zajmował się   Z EN ER  [ 1 3 ] .  U ogólnieniem wyników badań  doś wiadczalnych zajmował się  OSIŃ SKI  [ 1 0 ] . W wię kszoś ci  p r zep r ow a d zon ych doś wiadczeń  za kres s tos owa nych czę stoś ci był mały  ta k, ż e otrzy­ myw a n o  tyl k o  w ycin ek pełnego  w i d m a tłumienia. 

34  S .  M A Z U R K I E W I C Z 

Interpretację  wyników  otr zyma n ych w doś wiadczeniu  p r zep r ow a d zimy w  op a r ciu  o czteropa ra metrowy  mod el B u rgers a (rys. 15).  Pr zy wystę powaniu sinu soidalnego naprę ­ ż enia a = CT0 coscot z czę stoś cią  co, odkształcenie próbki opisane bę dzie nastę pują cym 

równaniem [2]: 

„ Г  1 sinfcot— ó) 1 1 

(5.1)  £(M =  g0 ­ =­ cos cof+ Ą   s in coH , 

gdzie д  = tg_ 1(— E

2lmr)2) . 

Pierws zy człon wyraż enia charakteryzu je natychmiastową  sprę ż ystą  deformację  bę dą cą   w fazie z naprę ż eniem.  D r u g i człon  od p ow ia d a opóź nionej sprę ż ystoś ci deforma cji, prze­ sunię tej w fazie o ką t д .  Tr zeci człon  od p ow ia d a  lep kiemu płynię ciu, które przesunię te jest 

Rys . 15.  M od el Teologiczny B u rgersa 

w fazie wzglę dem naprę ż enia o ką t я /2.  N a tych mia s tow a sprę ż ysta deformacja nie jest zwią ­ za n a ze stratą  energii.  Lep kie płynię cie zwią zane jest z cią głą  dysypacją  energii za mienia nej  n a ciepło.  N a tomia s t wartoś ć  rozproszonej energii przez człon reprezentują cy opóź nioną   sprę ż ystą  deformację  wyraź nie zależ y  o d czę stoś ci, okreś lają cej wartoś ć  ką ta przesunię cia  fa zowego ó,  j a k również   o d  a mp litu d y deforma cji. Ponieważ  deformacje w  op is yw a n ym  doś wiadczeniu były małe, za jmiemy się  w  d a ls zym cią gu jedynie analizą  wpływu czę stoś ci  co  n a wartoś ć  dysypowanej energii. W  p r zyp a d k u granicznie małych czę stoś ci, ką t prze­ sunię cia fa zowego bę dzie zbliż ał się   d o wartoś ci — я /2 i człon opisują cy spóź nioną  sprę ­ ż ystą  deformację  bę dzie w fazie z naprę ż eniem.  P r zy  b a r d zo  w ys okich czę stoś ciach ką t д   bę dzie się  zbliż ał do wartoś ci 0. W miarę   w zr os tu czę stoś ci, gdy l/co bę dzie osią gać  wartoś ć   odpowiadają cą  cza s owi retardacji т 2 ką t przesunię cia fazowego bę dzie miał wartoś ć   p o ­

ś rednią  w porównaniu z  oma w ia n ymi powyż ej  p r zyp a d ka mi  gr a n iczn ymi.  D l a  tych czę ­ stoś ci ob serwu jemy  m a k s i m u m dysypacji energii. 

N a ogół  d l a  tw a r d ych polimerów, gdy lepkoś ć  г \ъ jest duż a, człon opisują cy lepkie 

płynię cie moż na pominą ć . W ówczas równanie (5.1) moż na przedstawić  w innej  p os ta ci: 

(5.2)  e( < )

 =

 CT

 j , 

D l a rozpa trywa nego  mod el u wyraż ają  się  one  w zor a mi 

1  J _ 1 1 _ с о т   ~Ё 7 ~ ~Ł\ +  ^ ( c o V + l ) ' E" ~  £

2( w ¥ + l ) ' 

D l a  n is kich czę stoś ci materiał za chowu je się   j a k ciało sprę ż yste o  mod u le sprę ż ystoś ci:  \jE= l/ Ei + l/ E2, zaś   d l a  w ys okich czę stoś ci—jak ciało o  mod u le równym Ey. 

Z pomiarów  w yn ik a (rys. 7), ż e  m a k s i m u m (loka lne)  w id ma cza s u opóź nienia wystę ­ pu je  d l a t = 1 /3 sek. 

W y n i k i otrzyma ne przy za s tos owa niu opisanej metody drgań   s w ob od n ych gię tnych  wymagają  pewnego krytycznego omówienia.  W i a d o m o  b ow iem, ż e  za miarę  dys ypa cji  moż na uważ ać  loga rytmiczny dekrement drgań , o ile układ drgają cy jest dokładnie  od izo­ low a n y  o d upływu energii  n a zewną trz.  Z a mocow a n ie próbki  j ed n ym koń cem ta kiego  zab ezpieczenia nie daje. Wystę puje  b ow iem wówczas tzw. tarcie kons tru kcyjne, które  jest sumą  ta rcia wewnę trznego układu ora z ta rcia  cou lomb ow s kiego, wynikają cego ze ś liz­

ga nia się   p o sob ie wa rs twy powierzchniowej próbki i elementu mocują cego.  K I M B A L L  i  L O V E L L [8]  d ow ied li, ż e  d l a wię kszoś ci materiałów tarcie kons tru kcyjne jest  p r op or cjo­ na lne do  kw a d r a tu  a mp litu d y drgań  i nie zależ y  o d czę stoś ci drgań .  B a d a n iem wpływu  za mocow a n ia  n a drga nia układu o  j ed n ym  s top n iu s wob ody za jmowa li się  takż e  B O G U S Z  i  G I E R G I E L [3]. W  b a d a n ia ch  tych s twierdzono, ż e wpływ ta rcia su chego roś nie ze  w zr os tem  a mp litu d y drgań . S twierdzono istnienie  d ocis ku krytycznego,  p o przekroczeniu którego  tarcie suche maleje.  D r u g i m  czyn n ikiem utrudniają cym iloś ciową  analizę   otr zyma n ych  wyników jest niejednorodny stan naprę ż eń  wzdłuż  próbki ora z wzdłuż   p r zekr oju  p o­ przecznego próbki. Jeż eli  zn a n a byłaby zależ noś ć  ta rcia wewnę trznego  o d naprę ż enia,  to,  j a k wykazał  P A N O W K O [11], moż na obliczyć  iloś ć  dysypowanej energii  n a jednostkę   obję toś ci materiału również   d la  p r zyp a d k u niejednorodnego stanu naprę ż enia w b adanej  próbce. 

Ta k wię c otrzyma ne z powyż szych pomiarów zależ noś ci dekrementu drgań   o d czę stoś ci  i tempera tu ry są  ob a rczone błę dem wynikają cym z wpływu ta rcia kons tru kcyjnego  n a  w yn ik i pomiarów.  N iemn iej dzię ki za s tos owa niu metody drgań   s w ob od n ych moż na  w y­ cią gną ć  szereg waż nych wniosków odnoś nie własnoś ci b adanego  tw or zyw a : 

a) wartoś ć  dekrementu drgań   mier zon a w temperatu rze 20°C osią ga  m a k s i m u m  d l a  czasów / = 1/3 sek. W s ka zu je to  n a wystę powanie w  b a d a n ym tworzywie czasów opóź nie­ n ia rzę du  1 0­ 1 sek,

 : 

b) ze wzros tem tempera tu ry wartoś ć  dekrementu drgań  roś nie, osią gają c  m a k s i m u m  d la temperatu ry ok. 50°C, da ls zy wzros t tempera tu ry powodu je  p on ow n y spadek dekre­ mentu drgań .  Ta k i cha ra kter  zmia n tłumienia wskazu je, ż e w temperatu rze w  ok. 50°C  w y­ stę puje przejś cie  tw or zyw a ze strefy s ta nu kru chego  d o strefy stanu wysokiej elastycz­ noś ci, 

c) moduł sprę ż ystoś ci maleje  w r a z ze  w zr os tem tempera tu ry, przy  czym  u r ojon a skła­ d ow a czę ś ć  zes polonego modułu sprę ż ystoś ci osią ga  m a k s i m u m w temperatu rze  ok. 30°C. 

Z badań  metodą  rezona ns u  w yn ik a , ż e  w r a z ze  w zr os tem tempera tu ry wartoś ć  czę ­ stoś ci rezonansowej maleje, na tomia s t wartoś ci  a mp l itu d drgań  rezona ns owych wykazują   m i n i m u m w temperatu rze 20­ ^30°C (rys. 11).  Z m i e n i a się  również  kształt  kr zyw ych re­ zon a n s u .  N a r ys . 12zes ta wiono otrzyma ne wartoś ci róż nicy czę stotliwoś ci v2—v1} przy których 

36  S.  M A Z U R K I E W I C Z 

wartoś ć   a mp litu d y osią ga 1/2 wartoś ci  a mp litu d y rezonansowej,  d la róż nych tempera tu r  p omia r u .  J a k  w yn ik a z tego  r ys u n ku , najb ardziej «płaskie>J  kr zyw e rezona ns owe wystę ­ pują  w temperatu rze  ok. 40°C.  C h a r a kter tych  zmia n  u w id a czn ia się   n a wykres a ch E'  i E" ora z tg д  (rys. 13 i 14). Wartoś ć  składowej rzeczywistej zespolonego modułu sprę ­ ż ystoś ci maleje s zyb ko ze wzros tem temperatu ry, na tomia s t składowa  u r ojon a zespolo­ nego modułu sprę ż ystoś ci osią ga  m a k s i m u m  d l a temperatu ry  ok. 30°C (rys. 13). Również   tangens ką ta stratnoś ci osią ga  m a k s i m u m w temperatu rze  ok. 50°C (rys. 14). 

Ponieważ  tg<5 = X\n, gdzie X — loga rytmiczny dekrement drgań , za tem  otr zyma n a  n a rys . 14 zależ noś ć  tgd  o d tempera tu ry jest równocześ nie  ob r a zem  zmia n z temperaturą   loga rytmicznego dekrementu drgań . Porównują c tę  zależ noś ć  z rys. 4,  n a którym przeds ta ­ w ion o analogiczną  zależ noś ć  otrzymaną   d l a drgań   s w ob od n ych , przy czę stoś ciach o je­ den rzą d niż szych niż  za s tos owa nych w metodzie rezonansowej,  w yn ik a , ż e wzros t czę stoś ci  drgań  o jeden rzą d wartoś ci nie powodu je jeszcze ż adnej wyraź nej  zmia n y wartoś ci tem­ pera tu ry Tg — rozgraniczają cej strefy stanu kru chego i stanu wysokiej elastycznoś ci  b a ­

danego tworzywa . 

Również  wartoś ci loga rytmicznego dekrementu drgań   d l a poszczególnych tempera tu r,  wyzna czone w  ob u doś wiadczeniach, nie wykazują  wyraź nej róż nicy. Zwrócić  na tomia s t  należ y uwagę , ż e ob ie krzywe (na rys. 4 i  n a rys. 14) róż nią  się  kształtem w  okolicy strefy  przejś cia (temp. 50°C).  D l a drgań   s w ob od n ych (niskie czę stoś ci) tempera tu ra przejś cia  za zna cza się  wyraź nym  w zr os tem tłumienia, na tomia s t  d l a drgań  rezona ns owych  zmia ­ n a tłumienia z temperaturą  w tej strefie przeb iega zna cznie łagodniej. Moż na b y z tego  wycią gną ć  wnios ek, ż e  d l a wyż szych czę stoś ci przejś cie  tw or zyw a ze stanu kru chego w stan  wys okiej elastycznoś ci  od b yw a się  w sposób cią gły w szerszym zakresie temperatu r, niż   to  m a miejsce  d l a  n is kich czę stoś ci. 

Litera tu ra cytowana w tekś cie 

1.  W .  A L B R E C H T i  in . , Poliamidy,  W N T ,  1 9 6 4 . 

2 .  T.  J r .  A L F R E Y , Mechanical behaviour of high polymers,  N e w  Y o r k ­ L o n d o n  1 9 4 8 . 

3 .  W .  B O G U S Z ,  J .  G I E R G I E L , Wpływ rodzaju zamocowania na drgania układu o jednym stopniu swobody,  M a t. Ogólnopolskiego S ympozju m Drgań   N ielin iow ych , Poznań   1 9 6 5 . 

4 .  В . В . Х И Л Ь Ч Е В С К И Й ,  И .  M . Ш Е М Е Г А Н , В л и я н и е  п л а с т м а с с о в о г о  п о к р и т и я  н а  з а т у х а н и е  с в о б о д н ы х   к о л е б а н и й  с т е р ж н е й , В е с т н и к  м а ш и н о с т р о е н и я , №   9 ,  1 9 6 5 .  5.  Р . Х О У В И Н К ,  А .  C T A B E P C M A H , Х и м и я  и  т е х н о л о г и я  п о л и м е р о в , М о с к в а   1 9 6 5 .  6.  J .  D .  F E R R Y , Viscoelastic properties of polymers,  N e w  Y o r k  1 9 6 1 .  7 .  П .  И .  Г А Л К А ,  А .  А . Б О У Н Д А Р Е Н К О В , П р о  д и с с и п а т и в н ы  в л а с т и в о с т и  п л а с т м а с с ,  А Н   С С С Р ,  П р и к л а д н а я  М е х а н и к а , т .  7 , в ы п .  4 . 

8 .  A .  J .  K I M B A L L ,  D .  Б .  L O V E L L , Internal friction in solids, Phys ica l Review,  1 9 2 7 . 

9 . S.  M A Z U R K I E W I C Z ,  A .  P I Ą T K O W S K I , Moż liwoś ci zastosowania poliamidów jako surowca do wyrobów 

połą czeń  ś rubowych,  C za s . Techn.,  N r  1 2  ( 1 9 6 5 ) . 

10.  Z .  O S I Ń S KI , Próba nieliniowego przedstawienia zjawisk tarcia wewnę trznego i relaksacji,  P W ,  W a r s za ­ w a  1 9 6 1 . 

1 1 .  И .  Г .  П А Н О В К О , В н у т р е н н е е  т р е н и е  п р и  к о л е б а н и и  у п р у г и х  с и с т е м , М о с к в а   1 9 6 0 .  12.  A .  P E T R Y K O W S K I , Elementy maszyn z poliamidów, Przeglą d Mecha niczny,  1 5  ( 1 9 5 9 ) .  13.  C .  Z E N E R , Elasticity and anelasticity of metals, C hica go  1 9 4 8 . 

Р е з ю м е   Д И Н А М И Ч Е С К И Е   И С С Л Е Д О В А Н И Я   М Е Х А Н И Ч Е С К И Х   С В О Й С Т В   П О Л И А М И Д А   Т А Р Л О Н   Х ­ А   В  с т а т ь е  п р е д с т а в л е н ы  р е з у л ь т а т ы  и с с л е д о в а н и я  м е х а н и ч е с к и х  с в о й с т в  п о л и а м и д а   Т а р л о н   Х ­ А  о т е ч е с т в е н н о г о  п р о и з в о д с т в а . И с п ы т а н и я  в е л и с ь  п о  м е т о д у  с в о б о д н ы х  и  р е з о н а н с н ы х  к о л е ­ б а н и й . С о с т а в л е н ы  г р а ф и к и  и л л ю с т р и р у ю щ и е  и з м е н е н и е  м о д у л я  у п р у г о с т и  и  д е к р е м е н т а  к о л е ­ б а н и й  э т о г о  м а т е р и а л а  в  з а в и с и м о с т и  о т  и з м е н е н и я  т е м п е р а т у р ы , а  т а к ж е  г р а ф и к  з а в и с и м о с т и   д е к р е м е н т а  к о л е б а н и й  о т  ч а с т о т ы  п р и  т е м п е р а т у р е  20°С . А н а л и з  р е з у л ь т а т о в  и с п ы т а н и й  п р о в о ­ д и л с я  н а  о с н о в е  ч е т ы р е х п а р а м е т р о в о й  р е о л о г и ч е с к о й  м о д е л и  Б ю р г е р с а .  S u m m a r y  D Y N A M I C  I N V E S T I G A T I O N  O F  M E C H A N I C A L  P R O P E R T I E S  O F  P O L Y A M I D E  T A R L O N  X ­ A 

Mecha nica l properties  of polya mide  Ta r l on  X ­ A (produ ced  i n Pola nd) are investigated a pplying the  methods  of free  a n d resonance vib rations.  Th e plots inclu ded  i n the paper present the modu lu s  of elasti­ city  a n d the decrement  of vib rations versus temperature as well as the same decrement versus frequency  for the constant temperature 20°C.  Th e results ob tained are interpreted  on the basis  of the rheological  B u rgers model with fou r parameters. 

K A T E D R A M E C H A N I K I T E C H N I C Z N E J P O L I T E C H N I K I K R A K O W S K I E J