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流變學(xué)基礎(chǔ)概念介紹

時間:2013-09-17 21:25來源:未知 作者:admin 點擊:
流變性通常簡單地劃分為彈性、黏性和塑性,塑性在形式上可以看做是彈性和黏性的組合。 ⑴理想固體理想固體服從虎克定律,所以又稱為虎克固體。 式中,和為應(yīng)力;和為應(yīng)變;E和

 流變性通常簡單地劃分為彈性、黏性和塑性,塑性在形式上可以看做是彈性和黏性的組合。

⑴理想固體  理想固體服從虎克定律,所以又稱為虎克固體。

式中,和為應(yīng)力;和為應(yīng)變;E和G為彈性模量和剪切模量;D和J為彈性柔量和剪切柔量,模量和柔量互為倒數(shù)。

對于一種極端的情況,E=,無論施加多大的力物體也不會發(fā)生變形,即,這類物體被稱為理想剛體或歐幾里德固體。

⑵理想流體  理想流體服從牛頓定律,所以又稱為牛頓流體,流體服從如下簡單關(guān)系:                    EMBED Equation.KSEE3  \* MERGEFORMAT 

式中, EMBED Equation.KSEE3  \* MERGEFORMAT 為黏度,即黏度定義為剪切應(yīng)力 EMBED Equation.KSEE3  \* MERGEFORMAT 與剪切速率 EMBED Equation.KSEE3  \* MERGEFORMAT 之比,當(dāng) EMBED Equation.KSEE3  \* MERGEFORMAT =常數(shù)時,這種流體稱為牛頓流體。牛頓流體的黏度不隨剪切應(yīng)力和剪切速率的變化而變化,低分子液體屬于這一類。

黏度表征流體流動時流層之間的內(nèi)摩擦力的大小,這種內(nèi)摩擦里是由流體內(nèi)部分子間相互吸引力和分子不規(guī)則運動而造成的。一層流體向前運動,就要克服這層流體與其相鄰層的分子間吸引力和分子運動的動力,也就是要克服一定的內(nèi)摩擦力。流體的黏度越大,說明分子間的吸引力越大,流動時的內(nèi)摩擦力也越大,因而流動起來也就困難,也就是說,低分子液體流動時,流速越大,受到的阻力也越大。

 = 3 \* GB2 \* MERGEFORMAT ⑶非牛頓流體   凡是不符合牛頓流體公式的流體稱為非牛頓流體,其流體變行為與時間無關(guān)的有:假塑性流體、脹塑性流體和賓漢流體。

大多數(shù)高分子聚合物流體屬于假塑性流體,其黏度隨剪切速率的增加而減小,即所謂剪切變稀。對于這種假塑性行為可解釋為:從低剪切速率轉(zhuǎn)向高剪切速率時,無規(guī)纏結(jié)的大分子開始轉(zhuǎn)向分子取向和纏結(jié)點減少,從而使黏度降低。

脹塑性流體和假塑性流體相反,隨著剪切速率的增加,黏度升高,即發(fā)生剪切變稠,這類流體行為在懸浮液、膠乳和加填體系中常見。

賓漢流體又稱塑性流體,當(dāng)所受應(yīng)力小于某一臨界應(yīng)力值 EMBED Equation.KSEE3  \* MERGEFORMAT 時不發(fā)生流動,相當(dāng)于虎克固體;所受應(yīng)力一旦超過臨界應(yīng)力值 EMBED Equation.KSEE3  \* MERGEFORMAT 時則像牛頓流體一樣流動,這類流動稱為塑性流動。外力除去后,因流動而產(chǎn)生的形變不能回復(fù),而作為永久變形保留下來,所以又稱塑性變形。

 EMBED Equation.KSEE3  \* MERGEFORMAT 

式中, EMBED Equation.KSEE3  \* MERGEFORMAT 為屈服應(yīng)力; EMBED Equation.KSEE3  \* MERGEFORMAT 為塑性黏度;G為剪切模量。賓漢流體的塑性行為的存在,一般解釋為與分子締合或某種結(jié)構(gòu)的破壞有關(guān)。

 = 4 \* GB2 \* MERGEFORMAT ⑷觸變性  流變性質(zhì)隨時間和剪切速率的變化而變化就是觸變性,一個觸變性材料通常就是假塑性材料,反之則不然。

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