線性粘彈性測(cè)量學(xué)習(xí)教案

1、線性粘彈性測(cè)量線性粘彈性測(cè)量(cling)第一頁，共17頁。一、一、 靜態(tài)靜態(tài)(jngti)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)（一）蠕變/恢復(fù)(huf)(creep/recovery)實(shí)驗(yàn) 1、實(shí)驗(yàn)特點(diǎn) 曲線由以下三個(gè)部分組成：粘性流動(dòng)（曲線1）瞬態(tài)彈性應(yīng)變(yngbin)（曲線2）延遲彈性應(yīng)變(yngbin)（曲線3）真正的實(shí)測(cè)蠕變曲線由曲線1，2，3疊加而成。這種分析處理的前提是物料必須是線性粘彈性的（其服從疊加原理）。 第1頁/共17頁第二頁，共17頁。 如果在t1時(shí)刻卸去載荷，那么材料的瞬態(tài)彈性應(yīng)變(yngbin)將立即恢復(fù)，相應(yīng)地BC等于OA；延遲彈性應(yīng)變(yngbin)隨時(shí)間將逐漸恢復(fù)徹底，但粘性流動(dòng)變形將

2、是不可恢復(fù)的。恢復(fù)曲線BCD因而是曲線2和3疊加后的鏡像。延遲彈性應(yīng)變(yngbin)分量的恢復(fù)曲線為曲線3，它是曲線3的鏡像。 第2頁/共17頁第三頁，共17頁。2、蠕變恢復(fù)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用蠕變曲線的斜直線部分(b fen)，反映出低應(yīng)力下物料的純粘性流動(dòng)，可求出相應(yīng)的剪切速率，（對(duì)應(yīng)第一(dy)牛頓區(qū)） 那么(n me)零剪切粘度為： /00 （0為施加的應(yīng)力） 如果 曲線在creep階段達(dá)到與時(shí)間軸平行的水平，而在recovery階段，兩種曲線均可恢復(fù)至零，則表明被實(shí)驗(yàn)物料具有一定的屈服值，可用于確定屈服值。 )(t曲線或)(tJ 第3頁/共17頁第四頁，共17頁。creep/recovery

3、實(shí)驗(yàn)可為材料的質(zhì)量控制、過程控制等生產(chǎn)實(shí)踐提供重要的信息資料。外延柔量蠕變曲線的直線段部分，其于J軸交于Js(0)，如果Js(0)等于recovery phase的總的彈性恢復(fù)，則說明實(shí)驗(yàn)處于材料的線性彈粘性范圍，否則說明超出(choch)了線性粘彈性范圍，而不符合測(cè)量前提條件?？稍u(píng)價(jià)油漆、油墨等的“下落”沉降性能。 第4頁/共17頁第五頁，共17頁。 二、二、 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)(dngti)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) （一）小振幅振蕩(zhndng)剪切流動(dòng)分析 假定一任意物料受一諧變剪切應(yīng)力的作用：式中， 為剪切應(yīng)力的幅值， 為振蕩(zhndng)角頻率，rad/s（ 為振蕩(zhndng)頻率）。 tcos00f

4、f ,21、理想彈性固體（G） ttGGcoscos00 式中G/00，為物料應(yīng)變的幅值。 可見，對(duì)理想的彈性固體，應(yīng)變與應(yīng)力具有完全相同的相位變化。 第5頁/共17頁第六頁，共17頁。2、理想粘性流體（） tcos0，積分之，得 )2cos()2cos(sin000ttt 式中，00，為粘性流體的應(yīng)變幅值。 可見，對(duì)牛頓流體，其應(yīng)變比應(yīng)力滯后(zh hu) 的相位。但其剪切速率與剪切應(yīng)力同相位。90第6頁/共17頁第七頁，共17頁。3、粘彈性流體（或粘彈性固體）由于粘彈性體的性質(zhì)介于(ji y)牛頓流體和胡克固體之間，其應(yīng)變將滯后應(yīng)力一個(gè)相位，因此，)cos(0t，其中，0 1，物料以彈性表

5、現(xiàn)為主； G1，物料以粘性表現(xiàn)為主； G1時(shí)，物料具有顯著的粘彈性。 第13頁/共17頁第十四頁，共17頁。（二）動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)粘彈性的特點(diǎn)（二）動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)粘彈性的特點(diǎn) 振蕩實(shí)驗(yàn)的一般優(yōu)點(diǎn)是一臺(tái)單獨(dú)振蕩實(shí)驗(yàn)的一般優(yōu)點(diǎn)是一臺(tái)單獨(dú)(dnd)(dnd)儀器可以包括非常寬的頻率范圍，若材料具有寬譜松弛時(shí)間，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)就較突出了。典型的頻率范圍是儀器可以包括非常寬的頻率范圍，若材料具有寬譜松弛時(shí)間，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)就較突出了。典型的頻率范圍是10-3103s-110-3103s-1，因此，可以包括，因此，可以包括10-3103s10-3103s的時(shí)間譜。的時(shí)間譜。 振蕩方法可以測(cè)得粘彈性物質(zhì)的不同參數(shù)，如振蕩方法可以

6、測(cè)得粘彈性物質(zhì)的不同參數(shù)，如 ：、GGG等等，及其與頻率(pnl)、應(yīng)力（幅值）、應(yīng)變（幅值）的關(guān)系。RS75、RS100、RS150等流變儀，均有振蕩應(yīng)力或振蕩應(yīng)變的功能。（OSC模式） 動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)中被測(cè)物料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)過程中不被破壞，在流變學(xué)上被認(rèn)為是處于靜態(tài)結(jié)構(gòu)。 第14頁/共17頁第十五頁，共17頁。為了使實(shí)驗(yàn)過程中選擇的應(yīng)力（或應(yīng)變）不至于太大，而超過物質(zhì)的線性粘彈性范圍，常用如下簡單實(shí)驗(yàn)確定物料在實(shí)驗(yàn)條件下的彈性范圍。即固定振蕩頻率(pnl)為1HZ，測(cè)定復(fù)模量 隨振蕩應(yīng)力（幅值）的變化關(guān)系曲線。如圖，在線性粘彈性范圍內(nèi)， 為定值。而在非線性范圍，較大的應(yīng)力破壞了物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，物質(zhì)因此往往具有剪切稀釋性，大部分能量作為粘性消耗掉，并以熱量形勢(shì)損失掉，從而使GG不隨0而變化， G下降(xijing)。第15頁/共17頁第十六頁，共17頁。 對(duì)非牛頓原油流變性研究來說，動(dòng)態(tài)方法(fngf)可以用來研究經(jīng)剪切破壞的觸變性。含蠟原油在