Механические свойства диэлектриков

Измерение механических характеристик различных материалов, в том числе материалов электроизоляционных, имеет большое прак­тическое значе­ние, так как при эксплуатации различных машин, аппаратов и других уст­ройств детали, изготовленные из этих ма­териалов, могут подвергаться меха­ническим нагрузкам, иногда весьма значительным.

По отношению к действию механических нагрузок могут быть выделены важнейшие три группы материалов: эластичные, пластич­ные и хрупкие.

Эластичные материалы, примером которых является каучук, упруги и при действии механических нагрузок дают большие де­формации; если на­грузку снять раньше, чем образец будет разру­шен, образец стремится восста­новить свои первоначальные размеры и форму.

Пластичные материалы также дают относительно большие де­формации, но при снятии нагрузки образец сохраняет размеры и фор­му, которые он при­обрел под воздействием нагрузки. Пример пла­стичного материала - воск.

Наконец, хрупкие материалы при приложении достаточной механиче­ской нагрузки разрушаются, вообще не обнаруживая зна­чительной деформа­ции. Примером могут служить стекло и керами­ческие материалы.

Указанное разделение материалов не вполне строго и в значитель­ной степени условно; многие материалы вообще не могут быть от­несены ни к од­ной из этих трех групп, обладая промежуточными свойствами. Необходимо также иметь в виду, что механические свой­ства многих материалов сущест­венно зависят от температуры. При достаточно низкой температуре практиче­ски все материалы стано­вятся хрупкими; так, при температуре жидкого воз­духа каучук настолько хрупок, что при ударе разбивается на мелкие куски. Наобо­рот, при нагреве до достаточно высокой температуры стекло стано­вится на­столько пластичным, что из него можно формовать различные изде­лия.

Механические свойства многих гигроскопических материалов, например бумаги, сильно зависят от влажности.

Поэтому при механических испытаниях электроизоляционных материа­лов важно, чтобы испытуемые образцы находились в опре­деленных условиях температуры и влажности.

Большое значение для поведения материалов под действием ме­ханиче­ской нагрузки может иметь характер приложения нагрузки. Различают стати­ческую - плавно возрастающую нагрузку и ди­намическую - прилагаемую вне­запно, в виде рывка или удара. Хрупкие материалы сравнительно легко разру­шаются под дей­ствием динамических нагрузок, хотя многие из этих материа­лов обладают большой прочностью по отношению к статическим нагруз­кам. Пластичные материалы в ряде случаев постепенно увеличи­вают деформацию при длительном приложении сравнительно не­большой статической нагрузки; это называется текучестью под нагрузкой. Например, свободно подвешенный образец полиизобутилена даже при нормальной температуре в течение не­скольких часов может заметно деформироваться под действием собственного веса.

У анизотропных материалов, например слоистых пластиков, существен­ное значение имеет направление, в котором приклады­вается нагрузка. Помимо рассмотренных факторов могут оказывать влияние и другие, например уста­лость материала. Механические испытания имеют своей основной задачей оп­ределение механичес­ких разрушающих напряжений и возникающих при этом деформа­ций материала.