Аналіз отриманих результатів дозволяє визначити вологість глинистої маси, за якої спостерігатиметься прояв оптимальних формувальних властивостей досліджених нами мас: а – 18 %; в – 19,5 %, с – 21,5 %.

3 Визначення структурно-механічних констант та характеристик експериментальних мас

Структурно-механічний аналіз використовується для регулювання процесів формирування структури керамічних матеріалів і оптимізації процесу формування. З усіх існуючих методів був вибраний інтегральний метод оцінки пружньо-в’язко-пластичних характеристик з використанням прибору Толстого. Використання даного методу дозволяє оцінювати сумарний ефект деформаційного стану системи, а також визначити значення сумарної деформації, як функції виникаючого дотичного напруження за кривими ε=f(τ). Приклад побудови графіка при одному навантаженні надано на рис. 3.1.

Для розрахунку пружньо-в’язко-пластичних характеристик дослідних глин були побудовані криві ε= f(τ) для визначення деформаційних процесів в залежності від часу при фіксованих навантаженнях. Первісна величина навантаження визначалась експериментально згідно методики, при зростанні навантаження із шагом 200 г. Різниця в характері кривих обумовлюється різницею в хімічному складі глин. Порядок обробки отриманих експериментально кривих та розрахунок на їх основі пружньої, пластичної та еластичної деформацій подано на прикладі зразків Казахстанської глини та суглинку з різною вологістю (рис. 3.4).

Рисунок 3.1 – Приклад побудови графіка при одному навантаженні

(за методикою С.П.Ничипоренко)

Швидка еластична деформація розраховується за першим секундним відра-хуванням. Повільна еластична деформація визначається, як відрізок ₂ = _m - _о. Градієнт швидкості розвитку пластичної деформації визначають як співвідношен-ня відрізка ₁ та добутка часу навантаження  і товщини шару маси а:

де ε ₁ - пластична деформація

τ- час навантаження, сек;

а – товщина зразка, см.

Напруження здвигу ( P [дін/см²]) визначають за формулою:

Р = Р  g / S

де Р – навантаження, г.;

S – площа пластинок з приладу Толстого (10 см);

g – прискорення вільного падіння (981 см/сек²).

За відповідними рисунками були визначені ε_пр; ε_ел; ε_пл ; (d ε_пл/dτ) і Р для усіх навантажень, які використовувалися в експериментальних дослідженнях (див. таблицю 3.1).

Таблиця 3.1 – Експериментально визначені деформаційні характеристики глинистої маси

Навантаження, г	Вологість маси, %	Деформаційні характеристики
		εпр	εел	εпл
500 700 900	18	15 27 32	40 85 140	43 15 26
700 900 1100	19,5	31 39 55	69 60 107	27 76 27
900 1100 1300	21,5	35 39 48	13 79 5	40 10 137

На підставі даних, приведених в таблиці 3.1, були побудовані допоміжні графіки _о= f (P); ₂= f (P); d^’/d= f (P) (рис. 3.5). Користуючись цими графіками, знаходили величини пружнього, умовно-миттєвого Е₁ та еластического Е₂ модулів, а також найбільшей пластичної в’язкості ₁.

Умовна статична межа плинності Рk₁ визначається за графіком d^’/d=f (P), як відрізок, що відтинається прямою на осі Р.

Рисунок 3.2 - Криві залежності ε (τ) при різних навантаженнях для маси А

Рисунок 3.3 - Криві залежності ε (τ) при різних навантаженнях для маси В

Рисунок 3.4 - Криві залежності ε (τ) при різних навантаженнях для маси С

Рисунок 3.5 – Графік залежності ε_пр. = f (P)

Рисунок 3.6 – Графік залежності ε_ел. = f (P)

Рисунок 3.7 – Графік залежності dε/dτ = f (P)

Отримані характеристики використовувались для розрахунку уточнених значень деформаційних характеристик. Уточнені значення ’_ел (’₀) ; ’_пр (’₂) ; ’_пл (’₁) були приведені до 100%. Таким чином сумарна відносна деформація  = ’_ел+ ’_пр+ ’_пл. Точки, які відповідають ’_ел ; ’_пр ;’_пл наносились на тройну діаграму (рис.3.8), яка дозволяє визначати структурній тип єкспериментальніх мас.

Рисунок 3.8 – Деформаційні характеристики досліджених мас

’

’₀ ’₂

Рисунок 3.9 – Області розподілу досліджених мас

На підставі отриманних результатів розрахунковим шляхом були також визначені такі показники пружньо-в’язко-пластичних властивостей, як:

₁, сек. – період дійсної релаксації;

- еластичність;

Рк₁/₁ , сек^-1– пластичність.

Розрахункові характеристики пружньо-в’язко-пластичних властивостей мас надані в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 – Основні характеристики пружньо-в’язко-пластичних властивостей експериментальних мас

Властивості	Номер маси
	А	В	С
Вологість, %	18	19,5	21,5
Модуль пружності Е1, дін/см2	8,09	11,65	34,67
Модуль еластичност і Е2, дін/см2	28,91	21,99	27,52
Найбільша пластична в’язкість, 110-8, пз	73,6	68,08	56,67
Статична межа текучості, Рk1, дін/см2	7,14	9,17	11,2
Пластичність, (Рк1/1)106 ,сек-1	9,7	13,47	19,76
Еластичність, 	0,22	0,35	0,56
Період релаксації, 1, сек	1164	894	369
Пружня деформація ’о, %	17,5	25,5	30,2
Еластична деформація ’2, %	62,6	48,2	23,9
Пластична деформація ’1, %	19,9	26,3	45,9
Структурно-механічний тип маси	3	3	5

Рисунок 3.10– Графічне визначення оптимального складу шихт за залежностями пластичності (Рк₁/ 1), еластичності () та дійсного періоду релаксації () для мас.