Ruptura de goma. V. Crecimiento de corte en vulcanizados de goma natural

Resumen Se ha observado en la Parte I de esta serie (referida a partir de ahora como I) que si un espécimen de vulcanizado de goma natural está dañado y se estira lentamente, se produce desgarro en la punta con fuerzas aplicadas bastante pequeñas. En las etapas iniciales, este desgarro continúa solo mientras la deformación del espécimen se está incrementando, y cesa prácticamente si la deformación se mantiene constante. Este desgarro es esencialmente independiente del tiempo, y se denomina "crecimiento de corte estático". Sin embargo, si la deformación se continúa hasta que el corte ha crecido unos pocos centésimos de milímetro, el crecimiento se vuelve dependiente del tiempo y se produce un desgarro catastrófico, con el corte aumentando de longitud repentinamente en quizás un milímetro o más. Si un espécimen dañado se estira y luego se relaja al estado no deformado, el corte crece gradualmente a pesar de que la fuerza aplicada es menor que la requerida para producir un desgarro catastrófico. Este fenómeno se denomina "crecimiento de corte dinámico". Este comportamiento puede compararse con el de los vulcanizados de goma GR-S descritos en la Parte III, donde no ocurre el crecimiento de corte estático del tipo mencionado, siendo una carga muerta en una pieza de prueba la que produce una tasa de crecimiento de corte más o menos constante. En el presente artículo, se describen mediciones solo en vulcanizados de goma de goma natural, y los resultados numéricos se expresan en términos de la teoría desarrollada en artículos anteriores (Partes I, II y III). En I y II se ha demostrado que el comportamiento de desgarro de piezas de prueba cortadas de láminas delgadas de grosor t puede correlacionarse mediante el concepto de la energía para desgarro. Esto se define como el valor de T=(1/t)(∂W/∂c) l en el instante de desgarro, y se denota por T c . En la definición de T, es la energía elástica total almacenada en la pieza de prueba, c la longitud del corte, y el subíndice l indica que la diferenciación debe llevarse a cabo a desplazamiento constante de aquellas partes del límite que no están sometidas a fuerza. También se demostró que un método conveniente y directo para obtener T c es mediante el uso de la pieza de prueba de desgarro "de extensión simple" descrita en I y mostrada en la Figura 1, y esto se ha utilizado para la mayoría de los experimentos. En la mayoría de las condiciones, T para esta pieza de prueba es casi independiente de la longitud del corte, el ancho de la pieza de prueba y el módulo de la goma; T es muy aproximadamente igual a 2 F/t donde F es la fuerza aplicada a los brazos. En los casos donde el uso de la relación aproximada anterior entre T y F introduce un error apreciable, se utilizó la teoría exacta presentada en I.