Vì sao giữ polymer ở cùng độ giãn mà lực kéo vẫn có thể giảm dần?
Khám phá mở rộng – Vật lý 10
Một số polymer có thể giảm ứng suất theo thời gian dù được giữ ở cùng độ biến dạng. Các chuyển động và tái sắp xếp trong cấu trúc giúp phân bố lại tải. Hiện tượng này gọi là thư giãn ứng suất. Vật không cần ngắn lại ngay thì lực cũng có thể thay đổi.
Lò xo lý tưởng chưa mô tả hết
Với lò xo lý tưởng có độ cứng không đổi, cùng độ giãn sẽ cho cùng lực. Polymer nhớt đàn hồi có đáp ứng phụ thuộc thời gian và nhiệt độ. Hành vi tức thời và hành vi sau khi chờ lâu có thể khác nhau.
Có thể dùng mô hình ghép phần tử đàn hồi với phần tử cản nhớt để hình dung. Tuy nhiên đó là mô hình mô tả đáp ứng, không có nghĩa bên trong miếng polymer có một lò xo và một xi lanh dầu thật.
Giữ biến dạng khác giữ lực
Trong phép thử thư giãn ứng suất, thiết bị giữ biến dạng đã đặt và theo dõi ứng suất giảm. Trong phép thử từ biến, thiết bị giữ ứng suất, còn biến dạng tiếp tục tăng theo thời gian.
Hai phép thử trả lời hai câu hỏi khác nhau. Một mối ghép bị giữ bởi hình học cố định gần với vấn đề thư giãn lực; một chi tiết đỡ tải lâu dài lại cần xét từ biến. Không thể dùng lẫn tên của chúng chỉ vì đều là thay đổi chậm.
Gioăng có thể vẫn nằm đó nhưng ép yếu hơn
Một gioăng polymer bị ép trong khe cố định có thể còn cùng chiều dày tổng thể nhưng lực ép vào bề mặt giảm theo thời gian. Nhà thiết kế cần biết lực còn lại có đủ cho nhiệm vụ hay không.
Mức giảm phụ thuộc vật liệu, nhiệt độ và mức biến dạng. Một số mô hình dự báo còn ứng suất dài hạn, trong khi mô hình khác giảm về không; không nên chọn một hình vẽ đơn giản rồi áp cho mọi polymer và mọi khoảng thời gian.
Khả năng hồi phục sau khi bỏ tải cũng có thể có phần nhanh và phần chậm. Đó là lý do chỉ nhìn vật liệu bật lại trong chốc lát chưa đủ dự đoán làm việc nhiều tháng.
Hiểu lầm: lực giảm chứng tỏ chắc chắn vật đã đứt bên trong. Hư hỏng có thể xảy ra, nhưng thư giãn nhớt đàn hồi cũng có thể là đáp ứng vật liệu khi chưa đứt.
Ghi nhớ: giữ độ giãn, xem lực đổi là thư giãn; giữ ứng suất, xem độ giãn đổi là từ biến.
Đọc thêm
- Vì sao cao su co lại sau khi bị kéo không giống một lò xo kim loại?
- Biến dạng đàn hồi khác biến dạng dẻo