流變學(xué)入門(mén)知識(shí)

流變學(xué)入門(mén)知識(shí)第1頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.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?jī)?nèi)容和方法5.流變學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法6.流變學(xué)應(yīng)用范圍第2頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.流變學(xué)是什么？

流變學(xué)是研究材料變形與流動(dòng)的科學(xué)，在熱塑性材料，熱固性樹(shù)脂，高級(jí)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(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.流變可以做什么?流變學(xué)測(cè)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(lái)，從而為表征材料結(jié)構(gòu)、開(kāi)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(lái)說(shuō)明一下。通過(guò)流變測(cè)量，可以表征高分子材料的分子量和分子量分布，快速、簡(jiǎn)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(cè)和質(zhì)量控制。因此可以說(shuō)，流變測(cè)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(yàn)、加工工藝設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能。第4頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第5頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一a.通過(guò)對(duì)材料流變性能的深入了解，或者對(duì)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(guò)材料的流變測(cè)試，對(duì)制品的配方開(kāi)發(fā)、工藝參數(shù)優(yōu)化、最終性能以及問(wèn)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(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.流變學(xué)研究?jī)?nèi)容流變學(xué)研究?jī)?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(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5.流變學(xué)的研究方法它通過(guò)宏觀試驗(yàn)，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(yàn)，探求應(yīng)力、應(yīng)變與時(shí)間的關(guān)系，研究屈服規(guī)律和材料的長(zhǎng)期強(qiáng)度。通過(guò)微觀實(shí)驗(yàn)，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(cuò)狀態(tài)等基本性質(zhì)，探討材料流變的機(jī)制。流變學(xué)從一開(kāi)始就是作為一門(mén)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展起來(lái)的，因此實(shí)驗(yàn)是研究流變學(xué)的主要方法之一第8頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.實(shí)驗(yàn)方法

對(duì)彈性和粘彈性材料的實(shí)驗(yàn)方法分為蠕變?cè)囼?yàn)、應(yīng)力松弛試驗(yàn)和動(dòng)力試驗(yàn)三種：

1.蠕變實(shí)驗(yàn)：對(duì)材料進(jìn)行蠕變實(shí)驗(yàn)一般有對(duì)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(zhuān)門(mén)的剪力儀中對(duì)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(duì)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(duì)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。第9頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)是將材料試件置于應(yīng)力松弛試驗(yàn)儀上，使試件產(chǎn)生一恒定的變形，測(cè)定試件所受應(yīng)力隨時(shí)間的衰減，研究材料的流變性能，也可以計(jì)算材料松弛時(shí)間的頻譜。這種試驗(yàn)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(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.動(dòng)力試驗(yàn)除蠕變和應(yīng)力松弛這類(lèi)靜力試驗(yàn)外，還可進(jìn)行動(dòng)力試驗(yàn)，即對(duì)材料試件施加一定頻譜范圍內(nèi)的正弦振動(dòng)作用，研究材料的動(dòng)力效應(yīng)。此法特別適用于高分子類(lèi)線性粘彈性材料。通過(guò)這種試驗(yàn)可以求得兩個(gè)物理量：由于材料發(fā)生形變而在材料內(nèi)部積累起來(lái)的彈性能量；每一振動(dòng)循環(huán)的能量耗散。動(dòng)力試驗(yàn)可以測(cè)量能量耗散和頻率的關(guān)系，通過(guò)這個(gè)規(guī)律可以與蠕變?cè)囼?yàn)比較分析，建立模型。第11頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一7.材料的變形方式流變學(xué)是研究材料變形與流動(dòng)的科學(xué)，那么材料形變的方式有哪些呢？第12頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一8.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(duì)應(yīng)于應(yīng)力方向上,物體變形的相對(duì)幅度——多大剪切速率：?jiǎn)挝粫r(shí)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(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一9.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(duì)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(duì)于金屬成型過(guò)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(dòng)特性。地球物理包括巖漿的流動(dòng)，還有在長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)表現(xiàn)出粘性行為的固態(tài)地球材料的流動(dòng)，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(dòng)特性。特別是關(guān)于血液流動(dòng)的專(zhuān)門(mén)研究被稱為血液動(dòng)力學(xué)。生物流變學(xué)這一術(shù)語(yǔ)用在研究更廣泛領(lǐng)域的生物流體的流動(dòng)。食品流變學(xué)對(duì)于食品的生產(chǎn)和加工置關(guān)重要。第14頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

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(kāi)始探索離散介質(zhì)、非均勻介質(zhì)以