Релаксационные свойства зерна

14.07.2015

Одной из характерных особенностей поведения зерна при механической обработке, как и вообще полимерных материалов, является сильно выраженное явление релаксации.
Механическая релаксация представляет собой изменение напряженного состояния материала при переходе от неравновесного расположения элементов его структуры к равновесному. В данном случае проявляются две формы релаксации:
- релаксация напряжения — убывание напряжения со временем при поддержании постоянной величины деформации;
- релаксация деформации — возрастание деформации при непрерывном и постоянном по величине механическом напряжении; может быть случай также убывания ранее развившейся деформации после снятия внешнего напряжения.
Релаксация деформации носит также название ползучести. Явление релаксации приводит к тому, что законы Гука и Ньютона (для вязкого течения) нарушаются, т. е. модуль упругости и формально вычисленный коэффициент вязкости зависят от продолжительности процесса.
Релаксационные свойства зерна с достаточным приближением могут быть описаны уравнением последействия Больцмана, которое для одноосного напряженного состояния или сдвига имеет вид

Релаксационные свойства зерна

Для качественного описания процессов деформации иногда используют следующие упрощенные уравнения:
уравнение Максвелла для упруго-вязких тел
Релаксационные свойства зерна

Время релаксации представляет собой такой период, в течение которого первоначальное напряжение в материале снижается в е=2,73 раза. Эта величина измеряет скорость релаксационного процесса. Установлено, что для простых релаксирующих систем отклонения величин от равновесных значений уменьшаются с течением времени по экспоненциальному закону
Релаксационные свойства зерна

Скорость релаксации сильно зависит от температуры.
Для наглядной иллюстрации релаксационных свойств материалов применяют, различные механические модели, составленные из погруженных в вязкую жидкость поршней и пружин в различных сочетаниях. На рисунке 58 показана одна из таких моделей — для эластичного упруго-вязкого тела.
И.А. Наумов много лет исследует структурно-механические свойства зерна. В таблицах 21 и 22 приведены некоторые из его данных. Из этих таблиц видно, что скорость деформации при увеличении влажности значительно увеличивается, в особенности для мучнистого зерна. При этом модуль упругости снижается. Все это свидетельствует о развитии пластических свойств увлажненного зерна, причем температура оказывает дополнительное влияние.
Релаксационные свойства зерна

С повышением пластических свойств тела скорость релаксации увеличивается, а время релаксации снижается. Повышение температуры увлажненного зерна еще сильнее изменяет его свойства. Это необходимо обязательно учитывать при проведении гидротермической обработки зерна. К сожалению, авторы не приводят каких-либо значений показателей структурно-механических свойств зерна, соответствующих оптимальному режиму его гидротермической обработки.
А.Г. Гуськов пришел к заключению, что существуют критические точки влажности при оценке структурно-механических свойств зерна. По его наблюдениям, при влагосодержании до 10% зерно представляет собой упруго-эластичное тело, в диапазоне 10,0—13,5% —упруго-эластично-пластичное, при повышении влагосодержания свыше 17% — эластично-пластичное тело.
Следует отметить, что дальнейшее изучение структурно-механических свойств зерна имеет большое значение, в особенности для реализации выявленных таким путем закономерностей, для рационального построения технологических процессов, связанных с подготовкой зерна хлебных и крупяных культур к переработке.
Релаксационные свойства зерна
Релаксационные свойства зерна