Z uvedených grafů je vidět, že hodnoty fázového úhlu, paměťového modulu a ztrátového modulu jsou nepatrně větší u pryže s vyšší tvrdostí (80 Shore A). U této pryže také tyto hodnoty při dynamickém zatěžování klesají do určité doby rychleji a křivka je strmější. Od určité doby naopak klesají více naměřené hodnoty pryže typu B.
Rozdíl těchto veličin při obou zatěžovacích frekvencích byl demonstrován na pryži typu B.
Z uvedených grafů je vidět, že při frekvenci zatěžování 20 Hz je fázový úhel nejdříve vyšší než při frekvenci zatěžování 10 Hz (obr 2.18). Křivka však klesá strměji a po určité době tento úhel při vyšší frekvenci nabývá nižších hodnot. Podobně se chovají i hodnoty ztrátového modulu (obr. 2.19). Hodnoty paměťového modulu při vyšší frekvenci nabývají nižších hodnot během celé měřené doby (obr 2.20).
Obr. 2.18 Vývoj fázového ú hlu při DMA pro frekvence 10 Hz a 20 Hz u pryže typu B.
28
Obr. 2.19 Vývoj paměťového mod ulu při DMA pro frekvence 10 Hz a 20 Hz u pryže typu B.
Obr. 2.20 Vývoj ztrátového modulu při DMA pro frekvence 10 Hz a 20 Hz u pryže typu B.
29
3 TEPELNÉ CHOVÁNÍ PRYŽE PŘI DYNAMICKÉM ZATĚŽOVÁNÍ
3.1 EXPERIMENT PŘI FREKVENCI ZATĚŽOVÁNÍ 10 Hz
Při měření hodnot pro DMA byla zároveň měřena i teplota vzorku při dynamickém zatěžování. V polovině výšky válečků byla navrtána díra (obr. 2.3) a do té byl vložen termočlánek (obr. 3.1). Po začátku měření byla každých 60 sekund zaznamenána teplota vzorku a to po dobu 960 sekund. Naměřené teploty jsou uvedeny v tabulkách 3.1 a 3.2.
Hodnota v čase 0 sekund odpovídá teplotě, kterou měl vzorek na začátku měření, tedy před začátkem dynamického zatěžování. Vývoj teplot pro oba druhy pryží je zaznamenán v grafech na obr. 3.2 a obr. 3.3. Na obr. 3.4 je zobrazena hysterezní smyčka prvního a posledního cyklu.
Plocha červené křivky se potom rovná energii disipované v prvním cyklu a plocha modré křivky v posledním. V grafu na obr. 3.5 je zobrazena změna plochy hysterezní smyčky, a tedy i disipované energie, v závislosti na počtu cyklů. Zhruba po 1000 cyklech dochází k ustálení disipované energie na konstantní hodnotě.
Obr. 3.1 Měření teploty pomocí termočlánku.
.
30
31
Obr. 3.2 Teplotní závislost pryže typu B na čase.
Obr. 3.3 Teplotní závislost pryže typu D na čase.
32
Obr. 3.4 Hysterezní smyčka prvního a posledního cyklu vzorku č. 1 pryže typu B při frekvenci zatěžování 10 Hz.
Obr. 3.5 Velikost disipované energie během dynamického zatěžování vzorku č. 1 pryže typu B při frekvenci zatěžování 10 Hz.
33
Z uvedených grafů lze vypozorovat, že u pryže typu B teplota stoupala z hodnoty 296 K přibližně na hodnotu 302 K, kde se ustálila (obr 3.2). U pryže typu D teplota stoupala z hodnoty cca 298 K na ustálenou hodnotu přibližně 305 K (obr. 3.3). Na obr. 3.4 lze vidět hysterezní smyčky na počátku a konci experimentu u vzorku č. 1 pro pryž typu B. Z grafu na obr. 3.5 pak lze vyčíst, že během prvního cyklu.(první smyčka) se disipovaná energie rovnala přibližně 70 mJ.
Z grafů uvedených ve druhé kapitole a také z grafu na obr. 3.5 je patrné, že se stoupající teplotou vzorku klesají oba moduly, stejně jako míra disipované energie. Závislost modulů na teplotě může být aproximována jako lineární funkce (obr. 3.6 až obr. 3.9). Při frekvenci zatížení 10 Hz začíná u prvního vzorku měkčí pryže paměťový modul na hodnotě přibližně 22,2 MPa a poté lineárně klesá a při vzestupu teploty z hodnoty cca 295 K na hodnotu 302 K klesne tento modul na hodnotu přibližně 20,2 MPa (obr. 3.6). U tvrdší pryže (obr. 3.8) klesá paměťový modul lineárně z hodnoty 27,2 MPa na hodnotu 22,2 MPa při vzrůstu teploty z 297 K na teplotu 304 K. Ztrátový modul u pryže B klesá z hodnoty cca 5,6 MPa na přibližnou hodnotu 4,76 MPa (obr. 3.7). U pryže D klesá z hodnoty 8,4 MPa na hodnotu 6,2 MPa (obr.
3.9).
Obr. 3.6 Závislost paměťového modulu na teplotě pro frekvenci 10 H z.
34
Obr. 3.7 Závislost ztrátového modulu na teplotě pro frekvenci 10 Hz.
Obr. 3.8 Závislost paměťového modulu na teplotě pro frekvenci 10 Hz.
35
Obr. 3.9 Závislost ztrátového modulu na teplotě pro frekvenci 10 Hz.
3.2 EXPERIMENT PŘI FREKVENCI ZATĚŽOVÁNÍ 20 Hz
Experiment pro frekvenci zatěžování 20 Hz byl prováděn po dobu 840 sekund. Hodnoty teplot byly odečítány vždy po 30 sekundách. Tyto hodnoty jsou uvedeny v tabulkách 3.3 a 3.4. Na obr. 3.6 a obr 3.7 je zobrazena závislost teplot na čase během dynamického zatěžování. Na obr. 3.8 je pak opět zobrazena hysterezní smyčka pro tuto frekvenci. Na obr.
3.9 je změna disipované energie vzhledem k počtu cyklů.
36
Tabulka 3.3 Záznam naměřených teplotu u vzorků pryže typu B při frekvenci zatěžování 20 Hz.
čas (s) teplota (°C) čas (s) teplota (°C)
Tabulka 3.4 Záznam naměřených teplotu u vzorků pryže typu D při frekvenci zatěžování 20 Hz.
čas (s) teplota (°C) čas (s) teplota (°C)
37
Obr. 3.10 Teplotní závislost pryže typu B na čase.
Obr. 3.11 Teplotní závislost pryže typu D na čase.
38
Obr. 3.12 Hysterezní smyčka prvního a posledního cyklu při frekvenci zatěžování 20 Hz.
Obr. 3.13 Velikost disipované energie během dynamického zatěžování vzorku č. 1 pryže typu B při frekvenci zatěžování 20 Hz.
39
V tomto případě vzrostla u pryže typu B teplota z hodnoty 297 K na hodnotu 310 K (obr 3.10). U pryže typu D teplota vystoupala z hodnoty 300 K na hodnotu přibližně 313,5 K (obr. 3.11), kdy došlo k ustálení. Disipovaná energie se u vzorku č. 1 pryže typu B v prvním cyklu rovnala opět přibližně 70 mJ a v posledním cca 47 mJ.
U pryže B při frekvenci zatěžování 20 Hz klesá paměťový modul z hodnoty 22,4 MPa na hodnotu 19,5 MPa při vzrůstu teploty přibližně 11 K z počáteční hodnoty cca 296 K (obr. 3.14). U pryže D se modul změnil z hodnoty 34 MPa na hodnotu 22,3 MPa (obr. 3.16).
Teplota se v tomto případě měnila z hodnoty cca 300 K na hodnotu 315 K. Ztrátový modul u vzorků pryže typu B klesal z hodnoty přibližně 5,95 MPa na hodnotu 4,5 MPa (obr. 3.15). U pryže typu D se pak měnil z hodnoty 10,3 MPa na hodnotu cca 6,2 MPa (obr. 3.17).
Obr. 3.14 Závislost paměťového m odulu na teplotě pro frekvenci 2 0 Hz.
40
Obr. 3.15 Závislost ztrátového modulu na teplotě pro frekvenci 2 0 Hz.
Obr. 3.16 Závislost paměťového m odulu na teplotě pro frekvenci 2 0 Hz.
41
Obr. 3.17 Závislost ztrátového modulu na teplotě pro frekvenci 2 0 Hz.
3.3 SROVNÁNÍ VÝSLEDKŮ OBOU ZATĚŽOVACÍCH FREKVENCÍ A VYHODNOCENÍ EXPERIMENTU
Z grafu na obr. 3.18 lze vidět, že při vyšší frekvenci teplota stoupala do vyšších hodnot. Při frekvenci 10 Hz teplota vzorku stoupla o cca 7 K, zatímco při frekvenci 20 Hz vzrostla teplota přibližně o 13 K. Teplota se také dříve ustálila. Při frekvenci 10 Hz se ustálila až cca po 900 sekundách, zatímco při frekvenci 20 Hz se teplota ustálila již po cca 650 sekundách.
V grafu na obr. 3.19 je porovnání disipovaných energií při obou frekvencích zatížení. Při vyšší frekvenci je disipovaná energie nižší. Z grafu je vidět, že při frekvenci 10 Hz se míra disipované energie ustálí cca na 10000 cyklech, zatímco při frekvenci 20 Hz ještě klesá, cca do hodnoty 20000 cyklů (obr. 3.13). Míra disipované energie s počtem cyklů klesá exponenciálně. Z uvedených výsledků, kdy se teplota i disipovaná energie po čase ustálí, můžeme vyvodit závěr, že při zatěžování je vzorku dodávána energii a ten se díky tomu ohřeje do určité teploty. Na ohřátí vzorku na vyšší teplotu je potřeba více energie. To zároveň potvrzuje i křivka teplot, kde při frekvenci 20 Hz teplota vystoupala výše, než při frekvenci 10 Hz.
42
Obr. 3.18 Porovnání vývoje teplot při DMA pro frekvence 10 Hz, 20 Hz u pryže typu B.
Obr. 3.19 Porovnání změny disipované energie v závislosti na počtu cyklů pro frekvence 10 Hz, 20 Hz u pryže typu B , vzorku č. 1 .
43