Механические свойства диэлектриков

Характеризуются пределами прочности при сжатии ,растяжении иизгибе . Для электроизоляционных материалов анизотропного строения (слоистых, волокнистых) значения механической прочности сильно зависят от направления приложения нагрузки. У некоторых диэлектриков (стекло, керамические материалы, многие пластмассы) предел прочности при сжатии значительно больше, чем при растяжении и изгибе (в то время как у металловσ_р , σ_с и σ_и имеют один и тот же порядок).

Механическая прочность изоляционных материалов зависит от площади их поперечного сечения, а также от температуры окружающей среды. На механическую прочность особенно влияют температурные условия, в связи с чем изоляционные материалы можно разделить на термопластичные и термореактивные.

Термопластичными называют такие материалы, которые при нагреве до определенной температуры превращаются в густые жидкости, из которых впоследствии при застывании получают различные изоляционные нити, пленки, а также различные изоляционные материалы с различной формой и конфигурацией. При повторном действии повышенной температуры на такие материалы они снова переходят в жидкое состояние.

Термореактивными считаются материалы, которые при действии повышенной температуры сначала размягчаются, а затем при длительной выдержке при высокой температуре затвердевают и переходят в неплавкое состояние. При повторном действии на такие материалы высокой температуры, они не размягчаются и не плавятся (гетинакс, текстолит).

Прочность гигроскопичных материалов нередко существенно зависит от влажности. Определение предела прочности и относительной деформации при разрушении дает некоторое представление о механической прочности материала и его способности деформироваться под нагрузкой (о пластических свойствах материала). Однако эти испытания еще не дают исчерпывающих сведений о поведении материала под действием механической нагрузки. Так, некоторые материалы (в особенности термопластичные) способны деформироваться при длительном воздействии. Это так называемое пластическоеилихолодное течениематериала. Пластическое течение весьма нежелательно, если изделие в эксплуатации должно длительно сохранять неизменными форму и размеры. При повышении температуры и приближении ее к температуре размягчения данного материала пластическое течение материала сильно увеличивается.

Хрупкость изоляционных материалов

Хрупкость – это способность изоляционных материалов разрушаться без заметной пластичной деформации.

Она зависит от структуры материала и условий испытания, степени концентрации напряжений в определенном месте материала, от скорости изменения механической нагрузки, действующей на материал, а также от температуры окружающей среды.

Большая часть изоляционных материалов является хрупкой, потому что она является нестойкой к внезапно прилагаемым усилиям, изменяющимися с большой скоростью, т.е. к динамическим нагрузкам. На практике часто проверяют способность материалов выдерживать воздействие вибраций, т.е. колебаний определенной амплитуды и частоты.

Вязкость изоляционных материалов

Для жидких, полужидких и газообразных веществ вводится понятие вязкости. Вязкость – свойство газов или жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной части относительно другой. Она численно характеризуется коэффициентами динамической вязкости, [Па*с], кинематической вязкости, [м²/с], УВ условной вязкости, [Е] (градусы Энглера).

Значение вязкости входит в законы гидродинамики вязких сред, а именно в закон Пуазейля (открыт в 1840 году), который описывает процесс истечения вязкой жидкости через тонкие капиллярные трубки, и в закон Стокса (открыт в 1851 году) – закон, определяющий скорость перемещения твердого шарика в неограниченной вязкой среде при действии на него небольшой постоянной силы.

Согласно закону Пуазейля количество жидкости Q, [м³], обладающей динамической вязкостью  и протекающей под действием небольшой разности давлений на концах трубы p за время t сквозь капилляр длиной l и радиусом r (при l>>r), определяется формулой:

.

Согласно закону Стокса скорость движения твердого шарика радиусомr в неограниченной жидкой среде с динамической вязкостью  под воздействием непрерывно действующей на шарик небольшой силы F будет равна:

,

где d – диаметр твердого шарика.

Для характеристики режима течения вязкой жидкости или газа в какой-либо среде вводится понятие параметра (числа) Рейнольдса (открыт в 1883 году).