Введение

Эффект Пейна – это специфическая особенность механического поведения резины, особенно резиновых смесей, содержащих наполнители, такие как технический углерод. Он назван в честь британского ученого-исследователя в области каучуков А. Р. Пейна, который провел обширные исследования этого эффекта (например, Payne 1962). Эффект также иногда называют эффектом Флетчера – Джента, по имени авторов первого исследования этого явления (Fletcher & Gent 1953). Эффект наблюдается при циклическом нагружении с малыми амплитудами деформации и проявляется в зависимости вискоэластического модуля упругости от амплитуды приложенной деформации. При амплитуде деформации, превышающей примерно 0,1%, модуль упругости быстро снижается с увеличением амплитуды. При достаточно больших амплитудах деформации (около 20%) модуль упругости приближается к нижнему пределу. В области снижения модуля упругости модуль потерь достигает максимума. Эффект Пейна зависит от содержания наполнителя в материале и исчезает для неармированных эластомеров. С физической точки зрения, эффект Пейна можно объяснить изменениями микроструктуры материала, вызванными деформацией, то есть разрывом и восстановлением слабых физических связей между соседними агломератами наполнителя. Поскольку эффект Пейна играет важную роль в частотно- и амплитудно-зависимых динамических характеристиках жесткости и демпфирования резиновых втулок, автомобильных шин и других изделий, в прошлом были разработаны конститутивные модели для его описания (например, Lion et al. 2003). Эффекту Пейна при малых деформациях аналогичен эффект Муллинса, который наблюдается при больших деформациях.