ие (на вибраторах и ротаторах); 4) по скорости распространения и затухания воли в образцах при звуковых И ультразвуковых частотах (0,5—50 кгц). Наиболее распространены 1-я и 3-я группы испытаний. В США (ASTM D 945—59) и ФРГ (DIN 53445) стандартизованы также методы 2-й группы.

ft.

Эластичность по отскоку определяют при ударном нагружении (ГОСТ 6950—54, ASTM D 1054—55, DIN 53512, ГОСТ 10827—64) и характеризуют отношением высоты /г^рис. 4) отскока маятника 1 от образца резины 2 после удара по образцу бойка маятника к высоте h, на к-рую был поднят маятник:

__ L-COS«G JQQ

1 - cos a.1 Эта величина пред ставляет выраженное в % отношение рабо•100 =

Рис, 4. Схема работы маятникового упругометра 1 — маятник; г — образец, з— неподвижная опора (подложка), 4 — индикатор глубины погружения, 5 — шкала отсчета углов падения а, и отскока а2 маятника, h, ft, —? высоты падения и отскока, соответственно .

ты подъема маятника после удара по образцу (возвращенной образцом работы) к работе удара (затраченной работе). Значение Э зависит от соотношения упругих и гистерезисных свойств резины. Приближенно Э хехр(—к/Е'), где К — модуль внутреннего трения (характеристика гистерезисных свойств), Е'— вещественная составляющая комплексного динамич. модуля Е (характеристика упругих свойств). Если на маятниковом приборе, помимо углов падения и отскока, измерять деформацию образца при ударе (ударное растяжение по ГОСТ 10827—64), наряду с эластичностью по отскоку можно вычислить раздельно Е и К.

Динамический модуль Е представляет собой отношение амплитуды напряжения /0 к амплитудо деформации ь0.

Динамич. модуль равен:

\Е*\=Е=уЩу~-{Е"У

где Е"— мнимая составляющая Е*.

Модуль внутреннего трения К представляет собой удвоенное значение удельных механических потерь за цикл деформации q при значении амплитуды деформации е0, равном единице:

2q2пЕ"

Механич. потери возникают вследствие внутреннего трения в резине. Они рассеиваются в виде тепла и приводят к разогреву резины (поэтому их называют также потерями на теплообразование). При вынужденных гармонич. колебаниях в отсутствие резонанса вследствие механич. потерь между амплитудами напряжения /0 и деформации Е0 ВО времени происходит сдвиг фаз, характеризуемый углом f -•—е„ cos 9-»-)

/1 W

/ / #

г / о Щ

V / ш —

То / Ц| '„

т / П

е0 sin 9

Они определяются площадью петли динамич. гистерезиса (рис. 5) и называются поэтому гистерезисными потерями, а угол <р — углом механических, или гистерезисных, потерь. Относительный гистерезис Г — это отношение механич. потерь к условной энергии цикла:

T = 2q/Ee% = K/E

Динамич. упруго-гис-терезисные свойства (Е, К и их производные q, ф, Г) в условиях вынужденных нерезонанс-Рис 5. Петля динамич. гистерезиса (связь между напряжением / и деформацией е в цикле гармонич. деформации) и параметры петли, Е=\Е*\ — комплексный динамич. модуль, Е' и Е" — вещественная и мнимая составляющие комплексного модуля, е0, f„ — амплитудные значения деформации и напряжения, ср — угол сдвига фаз,

ных колебаний определяют на ротаторах при гармонич. симметричном знакопеременном изгибе (ГОСТ 10828—64), при импульсном нагружении в режиме качения кольцевых образцов, характерном для шинных резин (ГОСТ 10953—64). Для определения динамич. упруго-гистерезисных свойств по стандартам др. стран (DIN 53513, ASTM D 2231—63Т) применяют вибраторы различных конструкций. Используют также вынужденные резонансные колебания (ASTM D 2231—63Т). Во всех видах динамич. испытаний при различных частотах и темп-рах находят взаимосвязь между напряжениями и деформациями типа изображенной на рис. 5.

Для описания температурно-частотной зависимости Е и К (или Е' и Е") в широких пределах частот и темп-р можно ограничиться измерениями в достаточно большом диапазоне темп-р (от —60 до 100 °С), но при узком наборе частот (изменяющихся всего лишь на 3—4 порядка); пользуясь принципом температурно-временной суперпозиции, можно рассчитать недостающие частотные зависимости. Это позволяет применить при испытании один прибор и вид нагружения (см. Суперпозиции принцип температурно-временной).

Усталостно-прочностные динамич. свойства резин определяют гл. обр. при гармонич. нагружении, для к-рого различают симметричные и асимметричные циклы нагружения (при асимметричном цикле наибольшие и наименьшие напряжения неодинаковы по числовому значению, а при симметричном — одинаковы, но противоположны по знаку). При асимметричном цикле существуют средние деформации е и напряжения / (алгебраич. полусуммы наибольшего и наименьшего значений деформации е и напряжения /), отличные от нуля; при симметричном цикле е=0, /=0. Поскольку соотношение между ей/ зависит от времени t, при асимметричном цикле условия нагружения (а с ними и результаты испытания) зависят от режима деформации, т. е. от задаваемых параметров испытания.

Из четырех параметров (амплитудная и средняя деформации е0 и е; амплитудное и среднее напряжения /0 и /) независимо м. б. заданы только два; поэтому реализуются следующие четыре основных режима испытания (указаны задаваемые параметры): 1) е и е0, 2) / и /0, 3) fn е0, 4) ей /„.

Зависимые параметры устанавливаются в соответствии с упругими свойствами, а их изменение во времени обусловлено гистерезисными свойствами испытуемой резины. Для симметричного цикла режимы 1 и 3, 2 и 4 совпадают, являясь режимами

е0 = const и /0 = const

Испытания заключаются в определении числа циклов нагружения до разрушения образца при разных значениях заданных параметров. Распространены испытания на многократное растяжение (ГОСТ 261—67) в режиме 1 и на симметричный знакопеременный изгиб (ГОСТ 10952—64) в режиме 1 или 3. Реже испытывают до разрушения образцы при многократном сжатии (ГОСТ 266—67). Обычно при многократном сжатии измеряют темп-ру, развивающуюся в образце вследствие внутреннего трения (теплообразования).

Характеристиками динамич. усталостно-прочностных свойств являются выносливость и коэфф. динамич. выносливости.

Выносливость N — число циклов многократной деформации до разрушения образца при заданных условиях.

Коэфф. динамич. выносливости Р/и Ре определяют из степенного закона усталости резин при симметричном цикле нагружения (ГОСТ 10952—64):

N 3s (fyfy "Ри /o=const или N ^ Ре при е0=const,

где fz— прочность при растяжении, е,— относительное удлинение при разрыве. Эти коэфф. характеризуют сопротивляемость резины повторному нагружению (Р/— в режиме /0=const, Р6— в режиме e0=const).

Сопротивление образованию трещин— число циклов многократной деформации до образования трещины на участке специально созданной концентрации напряжений в образце при заданных условиях нагружения.

Сопротивление разрастанию трещин (проколов, надрезов) — число циклов многократной деформации, за к-рое трещина (прокол, надрез) в заданных условиях нагружения разрастается на определенную длину.

Все виды испытаний на определение сопротивления образованию и разрастанию трещин проводят гл. обр. при многократном изгибе образцов с участками концентрации напряжений в виде выемок или канавок. Проколы или надрезы в этих выемках или канавках наносят специальными «копьями» (ASTM D 430—59; ASTM D 813—59; DIN 53522; рекомендации ИСО R-132 и R.-133). В образцах с зигзагообразными канавками (ГОСТ 9983—62) имитируют нагружение резин в рисунке протектора, поэтому испытание относят к специальным видам. К последним относят также испытание образцов из шин на многократный сдвиг (ГОСТ 9981—62), при котором имитируют нагружение брекера в покрышке и определяют выносливость образцов.

Специальные виды испытаний

Прочность связи между резиной и резиной, резиной и другими материалами. Из статич. методов определения прочности связи резины с другими материалами

К

т

'о

отрыва, Б — расслоения, контактирующие тела.

наиболее распространены отрыв (рис. 6 А) и расслоение (рис. 6 Б). Первый используют при испытании на прочность связи резины с металлом (ГОСТ 209—62); второй — для испытания многослойных рези-но-тканевых образцов (ГОСТ 6768—53 Рис. 6. Схема нагружения при испы-и 12255—66). Проч-тании на прочность связи методом' ность связи при отрыве (см. рис. 6А) характеризуют показателем ор= Q/S0 в н/м2 (кгс/см2), где Q — нагрузка отрыва в н(кгс), S0— площадь контакта в м2(см2). При расслоении вычисляют отношение работы средней расслаивающей нагрузки 0Ср на пути I к площади расслоения Ы (см. рис. ЪБ). Диаграмма «нагрузка — время» при расслоении имеет вид, показанный на рис. 3; нагрузку @Ср определяют на участке ВС.

Прочность связи резины с единичной нитью чаще всего находят по нагрузке Q, необходимой для выдергивания нити3 (рис. ТА , Б)

/о»

/.i

to.

I

в режиме /„ = const в режиме e0 = const

Динамич. прочность связи, следовательно, характеризуется выносливостью N граничного слоя при заданной

амплитуде напряжения /0 или деформации е„ на граничном слое и соответствующим коэффициентом динамической выносливости или РЕ граничного

слоя.

Свойства резин при пониженных температурах. М орозостойкость резины определяет ее способность сохранять при пониженных темп-рах высокоэластич. деформации. Коэфф. морозостойкости К3 при растяжении (ГОСТ 408—66) — отношение деформации образца при пониженной темп-ре к деформации под той же нагрузкой Р при нормальных условиях. Обычно выбирают Р, вызывающую при нормальных условиях растяжение образца на 100% . Коэфф. возрастания жесткости Квж оценивают отношением нагрузки Р3, вызывающей растяжение образца на 100% при пониженной температуре, к нагрузке Р. Очевидно, что К3^, а А:вж5з1.

Изменение деформационных свойств зависит не только от темп-ры, но и от временного режима нагружения. Коэфф. морозостойкости Kt (ГОСТ 10672—63) находят как при статич., так и при гармонич. сжатии с частотой 24 гц при заданной амплитуде нагрузки. Кроме того, находят темп-ру Т01