流變學(xué)入門知識

1、流變學(xué)入門知識第1頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，星期四1.流變學(xué)是什么？2.流變可以做什么?3.流變的本質(zhì)是什么？4.流變學(xué)的研究內(nèi)容和方法5.流變學(xué)的實驗方法6.流變學(xué)應(yīng)用范圍第2頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，星期四1.流變學(xué)是什么？ 流變學(xué)是研究材料變形與流動的科學(xué)，在熱塑性材料，熱固性樹脂，高級復(fù)合材料，涂料，油漆以及粘接劑等領(lǐng)域有著重要的作用。第3頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，星期四2.流變可以做什么? 流變學(xué)測量是觀察材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的窗口，材料的流變性能可以與它們的加工性能和產(chǎn)品最終性能有效地聯(lián)系起來，從而為表征材料結(jié)構(gòu)

2、、開發(fā)優(yōu)異性能的產(chǎn)品提供有力的幫助。我們以高分子材料為例，來說明一下。通過流變測量，可以表征高分子材料的分子量和分子量分布，快速、簡便、有效地進(jìn)行原材料、中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品的質(zhì)量檢測和質(zhì)量控制。 因此可以說，流變測量在高聚物的分子量、分子量分布、支化度與加工性能之間構(gòu)架了一座橋梁，它提供了一種直接的聯(lián)系，幫助用戶進(jìn)行原料檢驗、加工工藝設(shè)計和預(yù)測產(chǎn)品性能。第4頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，星期四第5頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，星期四a.通過對材料流變性能的深入了解，或者對材料微觀結(jié)構(gòu)也的透徹研究，控制這些材料的性能。b.通過材料的流變測試，對制品的配

3、方開發(fā)、工藝參數(shù)優(yōu)化、最終性能以及問題解決給予指導(dǎo)性的幫助。3.流變的本質(zhì)是什么？第6頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，星期四4.流變學(xué)研究內(nèi)容 流變學(xué)研究內(nèi)容是各種材料的蠕變和應(yīng)力松弛的現(xiàn)象、屈服值以及材料的流變模型和本構(gòu)方程。 第7頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，星期四5.流變學(xué)的研究方法它通過宏觀試驗，獲得物理概念，發(fā)展新的宏觀理論。例如利用材料試件的拉壓剪試驗，探求應(yīng)力、應(yīng)變與時間的關(guān)系，研究屈服規(guī)律和材料的長期強(qiáng)度。通過微觀實驗，了解材料的微觀結(jié)構(gòu)性質(zhì)，如多晶體材料顆粒中的缺陷、顆粒邊界的性質(zhì)，以及位錯狀態(tài)等基本性質(zhì)，探討材料流變的機(jī)制。 流變學(xué)

4、從一開始就是作為一門實驗基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展起來的，因此實驗是研究流變學(xué)的主要方法之一 第8頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，星期四6.實驗方法 對彈性和粘彈性材料的實驗方法分為蠕變試驗、應(yīng)力松弛試驗和動力試驗三種： 1.蠕變實驗： 對材料進(jìn)行蠕變實驗一般有對材料試件施加恒定的拉力，以研究材料的拉伸蠕變性能的拉伸法；在專門的剪力儀中對材料施加恒定的剪力，研究材料的剪切蠕變性能；利用三軸儀，對材料試件施加軸向應(yīng)力和靜水壓力，研究材料的單向或三向壓縮蠕變性能；利用扭轉(zhuǎn)流變儀，對材料試件施加恒定的扭力，研究材料的扭轉(zhuǎn)蠕變性能；以及在梁形試件上施加恒定的彎矩，研究材料撓度蠕變性能的彎曲法等。

5、第9頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，星期四2.應(yīng)力松弛實驗應(yīng)力松弛實驗是將材料試件置于應(yīng)力松弛試驗儀上，使試件產(chǎn)生一恒定的變形，測定試件所受應(yīng)力隨時間的衰減，研究材料的流變性能，也可以計算材料松弛時間的頻譜。這種試驗也可在彎曲流變儀、扭轉(zhuǎn)流變儀、壓縮流變儀上進(jìn)行，此法適用于高分子材料和金屬材料。 第10頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，星期四3.動力試驗除蠕變和應(yīng)力松弛這類靜力試驗外，還可進(jìn)行動力試驗，即對材料試件施加一定頻譜范圍內(nèi)的正弦振動作用，研究材料的動力效應(yīng)。此法特別適用于高分子類線性粘彈性材料。通過這種試驗可以求得兩個物理量：由于材料發(fā)生形變而在

6、材料內(nèi)部積累起來的彈性能量；每一振動循環(huán)的能量耗散。動力試驗可以測量能量耗散和頻率的關(guān)系，通過這個規(guī)律可以與蠕變試驗比較分析，建立模型。 第11頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，星期四7.材料的變形方式 流變學(xué)是研究材料變形與流動的科學(xué)，那么材料形變的方式有哪些呢？第12頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，星期四8.涉及的名詞應(yīng)力：在某一方向上,單位面積上的內(nèi)力 多少應(yīng)變：在對應(yīng)于應(yīng)力方向上,物體變形的相對幅度多大剪切速率：單位時間尺度上的剪切應(yīng)變 多快模量：模量表述了材料抵抗彈性變形的能力 多硬或多軟第13頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，

7、星期四9.流變學(xué)的應(yīng)用范圍 流變學(xué)應(yīng)用在工程、地球物理、生理學(xué)和藥劑學(xué)。在工程領(lǐng)域，流變學(xué)對聚合材料的生產(chǎn)和使用產(chǎn)生影響，可是塑性力學(xué)理論對于金屬成型過程已經(jīng)同樣重要。許多重要的工業(yè)材料，比如混凝土、油漆和巧克力具有復(fù)雜的流動特性。地球物理包括巖漿的流動，還有在長時間范圍內(nèi)表現(xiàn)出粘性行為的固態(tài)地球材料的流動，比如花崗巖，就是流變體。在生理學(xué)中，許多體液具有復(fù)雜的組成成份，并因此具有復(fù)雜的流動特性。特別是關(guān)于血液流動的專門研究被稱為血液動力學(xué)。生物流變學(xué)這一術(shù)語用在研究更廣泛領(lǐng)域的生物流體的流動。食品流變學(xué)對于食品的生產(chǎn)和加工置關(guān)重要。第14頁，共16頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)14分，星期四 隨著經(jīng)濟(jì)和工業(yè)化的發(fā)展，流變學(xué)將有廣闊的發(fā)展領(lǐng)域，并已逐步滲透到許多學(xué)科而形成相應(yīng)的分支。在理論研究上，已超出均勻連續(xù)介質(zhì)的概念，開始探索離散介質(zhì)、非均勻介質(zhì)以及非相容彈性介質(zhì)的流變特性。實驗