Релаксационные явления в полиметилметакрилате

Spectra of internal friction for plasticized and non-plasticized poly(methyl methacrylate) (PMMA) are obtained by dynamic methods of external distortion effect within a frequencies range from 10-2 to 103 Hz and within a temperature range from -50 up to +250°С. Areas of local non-elasticity are revealed, and mechanisms of dissipative losses occurring in various temperature areas of the spectra are determined. Calculation of physico-chemical characteristics is made for each of the revealed relaxation processes, and the dependence of these characteristics on molecular mass and various doses of gamma and neutron irradiation is determined. Special temperature points are revealed in the area of structural vitrification, and possible causes of their emergence are discussed considering model representations of the fluctuation theory of density. Methods of analysis and assessment of the microinhomogeneity degree of PMMA structure are considered using the fractional-exponential Kohlrausch function in the Boltzmann-Volterra integral equation as relaxation memory function. Theoretical analysis of “Deborah number” concept application for the description of inelasticity processes of relaxation origin is made using the phenomenological generalized Maxwell model.Динамическими методами внешнего деформирующего воздействия в диапазоне частот от 10-2 до 103 Гц и интервале температур от -50 до +250°С получены спектры внутреннего трения непластифицированного и пластифицированного полиметилметакрилата (ПММА). Выявлены области локальной неупругости и установлены механизмы диссипативных потерь, проявляемых в разных температурных областях спектра. Проведен расчет физико-химических характеристик для каждого из выявленных релаксационных процессов и установлена зависимость этих характеристик от молекулярной массы и от различных доз гамма и нейтронного облучения. Выявлены особые температурные точки в области структурного стеклования и рассмотрены возможные причины их образования с использованием модельных представлений флуктуационной теории плотности. Рассмотрены методы анализа и оценки степени микронеоднородности структуры ПММА с использованием в интегральном уравнении Больцмана-Вольтерра в качестве ядра релаксации дробно-экспоненциальной функции Кольрауша. Проведен теоретический анализ использования понятия «Числа Деборы» при описании процессов неупругости релаксационной природы с использованием феноменологической обобщенной модели Максвелла

Пенообразование растворов поливинилового спирта с разной молекулярной массой в воде

Objectives. Investigation of aqueous polyvinyl alcohol (PVA) foaming process and the influence of its water solution structure, when possessed of different molecular weights and concentrations, on foaming multiplicity.Methods. Solution foaming analysis was performed on the data of dynamic light scattering obtained on the Zetasizer Nano particle analyzer.Results. In this work, the foaming ability and foaming multiplicity of aqueous PVA solutions (as a main component for obtaining special-purpose foams) have been studied. It is shown that PVA solutions in water are colloidal dispersed systems consisting of different-sized associates (from 4.8 to 68.1 nm), depending on the molecular weight of PVA. Dependencies of aqueous PVA solution foaming multiplicities on the concentration, molecular weight, and solution temperature were given. Optimal values of concentration and molecular PVA weight, as well as optimal foaming process conditions from aqueous PVA solutions, were established.Conclusions. Increasing PVA concentrations in aqueous solutions cause foaming multiplicity to decrease for all molecular weights by 1.5 times, and increasing molecular weight increases foaming multiplicity by 2 times. The foaming ratio of aqueous PVA solutions with different concentrations and molecular weights (depending on a solution temperature characterized by a maximum of 30 °C) is associated with decreased viscosity and surface tension.Цели. Исследовать процесс пенообразования водных растворов поливинилового спирта (ПВС) с различной молекулярной массой и концентрацией и влияние их структуры на кратность их вспенивания.Методы. Анализ пенообразования растворов проводили по данным динамического светорассеяния, полученным на анализаторе частиц Zetasizer Nano.Результаты. В работе изучена пенообразующая способность и кратность вспенивания водных растворов ПВС как одного из основных компонентов получения пен специального назначения. Показано, что растворы ПВС в воде представляют собой коллоидные дисперсные системы, состоящие из ассоциатов с разными размерами (от 4.8 до 68.1 нм) в зависимости от молекулярной массы ПВС. Приведены зависимости кратности вспенивания водных растворов ПВС от концентрации, молекулярной массы и температуры раствора. Приведены значения оптимальной концентрации и молекулярной массы ПВС, а также установлены оптимальные условия процесса пенообразования из водных растворов ПВС.Выводы. Установлено, что с ростом концентрации водных растворов ПВС кратность вспенивания снижается для всех молекулярных масс приблизительно в 1.5 раза, а с увеличением молекулярной массы она возрастает примерно в 2 раза. Кратность вспенивания водных растворов ПВС с разной концентрацией и молекулярной массой в зависимости от температуры раствора характеризуется максимумом при 30 °C, что связано с уменьшением вязкости и снижением поверхностного натяжения растворов

Влияние изменяемости параметров сечений стержней на их динамические характеристики

Influence of prismatic cross-section rods surface quality on natural frequencies and mode shapes is investigated. Modified equations of Kirchhoff and Klebsh are used. These equations allow taking into account the influence of tension-compression and in-plane shear of rods. Linear initial-value boundary-value eigenvalue problem is formulated. Modeling of frequency function is carried out with the help of method of initial parameters. Existence of nonlinear dependence of natural frequencies on rod cross-section parameters changing and high sensitivity of mode shapes when changing rod cross-section parameters is confirmed, Urgency of developing special high-precision algorithms of ill-conditioned boundary problems solution for practical use of the confirmed effect is revealed.Рассматривается влияние качества поверхности стержней призматического сечения на частоты и формы собственных колебаний. Используются модифицированные уравнения Кирхгофа-Клебша, позволяющие учесть влияние растяжения-сжатия и поперечного сдвига стержней. Формулируется линейная начально-краевая задача на собственные значения. Построение частотной функции выполнено методом начальных параметров. Подтверждено существование нелинейной зависимости частот собственных колебаний от изменения параметров сечений стержней и высокая чувствительность форм собственных колебаний от изменяемости параметров сечений стержней. Выявлена актуальность разработки специальных высокоточных алгоритмов решения плохо обусловленных краевых задач для практического применения доказанного эффекта

Единый подход к систематизации мультидисциплинарных многомерных нелинейных начально-краевых задач

An approach to the systematization of coupled problems of different science areas is suggested. A unified methodology for solving such problems is described. The usage of this methodology is illustrated by examples of solving the contact problem and the problem of chemical machine-building.Предложен подход к систематизации связанных задач различных областей научного знания, основанный на их математической постановке. Описана единая методология решения таких задач. Использование методологии проиллюстрировано примерами решения контактной задачи и задачи химического машиностроения

Решение прикладных одномерных линейных краевых задач с автоматической точностью

Possible basic types of applied one-dimensional linear boundary problems in problems of chemical kinetics, structures strength, aerohydroelasticity, and wave processes in continuous media are analyzed. A uniform definition of such problems based on three-parametrical formalization is formulated. With arbitrary topology problems as an example an algorithm of boundary problems solution alternative to both discrete and differential methods is suggested. Testing the algorithm with Krylov functions as an example and the problem of describing the deformation of a shell of revolution in the vicinity of a singular point are given.А нализируются возможные основные типы прикладных одномерных линейных краевых задач в задачах химической кинетики, прочности конструкций, аэрогидроупругости, волновых процессов в сплошных средах. Формулируется единая постановка таких задач, основанная на трех - параметрической формализации. На примере задач с произвольной топологией предлагается алгоритм решения краевых задач, альтернативный как дискретным, так и дифференциальным прогонкам. Приводятся примеры тестирования алгоритма на примере функций Крылова и задачи описания деформирования оболочки вращения в окрестности сингулярной точки

О природе фона внутреннего трения в поликристаллическом палладии

Analysis of the dissipation phenomena in the polycrystalline palladium in the range of temperatures from 120K to 800 K was conducted based on the spectrum of internal friction. It has been determined that set of relaxation mechanisms and kinetic phenomena contribute to the background of the spectrum.По спектру внутреннего трения выполнен анализ диссипативных явлений в поли-кристаллическом палладии в широком температурном (от 120 K до 800 K) интервале. Установлено, что в образовании фона внутреннего трения участвует целый набор структурно-кинетических подсистем и механизмов релаксации

Температурная зависимость сдвигового модуля упругости твердого раствора PDHx

Spectra of internal dissipation losses as a functions of the temperature and the shear modulus for the polycrystal system of Pd and the solid solution of PdH has been received .These spectra had been developed by the method of free vibrations Theoretical description of defect of the shear modulus basing on the theory of unresilience is suggestedПроведены исследования температурных зависимостей спектров диссипативных потерь и модуля сдвига методом свободных колебаний в поликристаллической системе Pd и твердом растворе внедрения PdH. Предложено теоретическое описание дефекта модуля на основе теории неупругост

ВЫБОР ЯДЕР РЕЛАКСАЦИИ ПРИ ОПИСАНИИ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБЛАСТИ ФОНА ДИССИПАТИВНЫХ ПОТЕРЬ НА СПЕКТРЕ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ

The analysis of experimental internal friction spectrum tgδ - f(T) shows that monocrystalline metallic materials possess the simplest spectrum. For those materials, dissipation of a part of the energy of external power impact exists in a form of internal friction background. The background increases slightly and monotonously at homologous temperatures θ < 0.2 ÷ 0.4, and it increases exponentially at θ ˃ 0.4. Taking into consideration the fact that monocrystalline systems may contain defects in the form of disturbance, and the concentration of point defects related to implantation atoms is minimal, one can suppose that this monocrystalline system consists of one aggregate subsystem having flat defects. Different analytical functions, which are often used in describing the inelasticity phenomenon, were studied as relaxation cores for describing the inelastic response of such subsystem in the area of increasing relaxation background of dissipative loss. It is shown that Rabotnov’s, Rzhanitsin’s and Havriliak-Negami’s cores don’t satisfy the asymptotic conditions for the convergence of series with positive values of incoming characteristics. In this case they cannot be used as relaxation functions describing the response of the aggregative subsystem in the temperature range which is higher than homologous temperature 0.4. Description of the viscoelastic response of the high-temperature background internal friction and, accordingly, of the temperature-frequency change of shear modulus is possible only when using Maxwell’s or Kolrausсh’s function which transforms into Maxwell’s function only at a single value of fractionality parameter.Анализ экспериментальных спектров внутреннего трения tgδ - f(T) показывает, что наиболее «простым» спектром обладают монокристаллические металлические материалы, для которых диссипация части энергии внешнего силового воздействия представляется в виде фона внутреннего трения. Фон слабо и монотонно возрастает при гомологических температурах θ < 0. 2 ÷ 0.4 и экспоненциально возрастает при θ ˃ 0.4. Учитывая, что в монокристаллических системах могут присутствовать дефекты в виде дислокаций, а концентрация точечных дефектов, связанных с атомами внедрения, минимальна, можно допустить, что данная монокристаллическая система состоит из одной агрегатной подсистемы, имеющей линейные дефекты. Для описания неупругой реакции данной подсистемы в области релаксационно возрастающего фона диссипативных потерь были рассмотрены в качестве ядер релаксации различные аналитические функции, наиболее часто используемые при описании явлений неупругости. Показано, что ядра Работнова, Ржаницына и Гаврильяка-Негами не удовлетворяют асимптотическим условиям сходимости рядов при положительных значениях входящих в них параметров. В этом случае они не могут быть использованы в качестве функций релаксации, описывающей реакцию агрегатной подсистемы в интервале температур выше гомологической температуры 0.4. Описание вязкоупругой реакции высокотемпературной ветви фона внутреннего трения и соответственно температурно-частотного изменения модуля сдвига возможно лишь при использовании функции Максвелла или функции Кольрауша, которая переходит в функцию Максвелла при единичном значении параметра дробности

Релаксационные явления в поливиниловом спирте

Dissipative effects are investigated by means of relaxation spectrometry in films of polyvinyl alcohol with various molecular weight and hydration degree. Peaks of mechanical loss reveal two relaxation transitions (α- and β-peaks) and one first order phase transition (δ-peak). It is found that decrease of hydration degree and increase of crystallinity degree in polyvinyl alcohol essentially increases temperature of α-transition. The α-peak shifts to the higher temperatures area with growth of the molecular weight. Situation of the β-peak does not depend on molecular weight but changes depending on hydration degree. Change of oscillation frequency is noted in area of α- and β-transition, which is indicative of shear modulus defect.Методом релаксационной спектрометрии исследованы диссипативные явления в пленках поливинилового спирта различных молекулярных масс и степеней гидратации. На спектре внутреннего трения в виде пиков механических потерь выявлены два релаксационных перехода (α- и β-пики) и один фазовый первого рода (δ-пик). Найдено, что снижение степени гидратации и увеличение степени кристалличности в поливиниловом спирте существенно повышает температуру а-перехода. С увеличением молекулярной массы α-пик смещается в сторону более высоких температур. Температурное положение β-пика на спектре от молекулярной массы не зависит, но меняется в зависимости от степени гидратации. Зафиксировано резкое падение частоты колебаний в области α-перехода и плавное снижение частоты в области температур β-перехода. Установлено, что величина дефекта модуля, определяемая по частоте колебаний в области α-перехода, не зависит от молекулярной массы и степени гидратации поливинилового спирта

Термомеханическая реакция системы сустав – синовиальная жидкость на периодические воздействия в рамках реологической модели максвелла

The mechanism of the interaction of the surface layers of the human joint and synovial liquid under the recurrent influence is investigated. The tension distribution in the cartilage thickness and its influence on the physico - mechanical characteristics of the mentioned system is qualitatively described.Исследован механизм взаимодействия поверхностных слоев сустава человека и синовиальной жидкости при периодических воздействиях. Описано качественно распределение напряжений в толще хряща и их влияние на физико-механические характеристики указанной системы