材料的流變性質(zhì)

1、4.1流變學(xué)的介紹流變學(xué)的介紹Webster’sDictionary定義流變學(xué)為”材料的流動(dòng)與形變的研究，其中包含彈性，黏度，和塑性。”在這章中，我們定義黏度為“流體分子的吸引力所引起的內(nèi)在摩擦力，此摩擦力會(huì)抵抗流體的流動(dòng)。”你的Brookfield黏度計(jì)測(cè)量此摩擦力，然后作為研究流變學(xué)的工具。此章的目的是要使你了解不同形式的流動(dòng)行為以及使用Brookfield黏度計(jì)作為研究流變行為的儀器以幫助你處理任何真實(shí)流體的分析。這項(xiàng)信息對(duì)于黏度

2、計(jì)的使用者提供相當(dāng)?shù)膸椭?，特別是對(duì)于以黏度測(cè)量作為理論和學(xué)術(shù)方面探討的研究者而言。4.2黏度黏度黏度是測(cè)量流體內(nèi)在摩擦力的所獲得的數(shù)值。當(dāng)某一層流體的移動(dòng)會(huì)受到另一層流體移動(dòng)的影響時(shí)，此摩擦力顯得極為重要。摩擦力愈大，我們就必須施予更大的力量以造成流體的移動(dòng)，此力量即稱為”剪切（shear）”。剪切發(fā)生的條件為當(dāng)流體發(fā)生物理性地移動(dòng)或分散，如傾倒、散布、噴霧、混合等等。高黏度的流體比低黏度的材料需要更大的力量才能造成流體的流動(dòng)。牛頓以圖

3、41的模式來定義流體的黏度。兩不同平面但平行的流體，擁有相同的面積”A”，相隔距離”dx”，且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流動(dòng)，牛頓假設(shè)保持此不同流速的力量正比于流體的相對(duì)速度或速度梯度，即：FA＝ηdvdx其中η與材料性質(zhì)有關(guān)，我們稱為”黏度”。速度梯度，dvdx，為測(cè)量中間層的相對(duì)速度，其描述出液體所受到的剪切，我們將它稱為”剪速（shearrate）”，以S表示；其單位為時(shí)間倒數(shù)（sec1）。FA項(xiàng)代表了單位面積下，剪切

4、所造成的合力，稱為”剪力（shearstress）”，以F代表；其單位為”達(dá)因每平方公分（dynecm2）”。使用這些符號(hào)，黏度計(jì)可以下列數(shù)學(xué)式定義：η＝黏度＝FS＝剪力剪速黏度的基本單位為”poise”。我們定義一材料在剪力為1達(dá)因每平方公分、剪速為1sec1下的黏度為100poise。測(cè)量黏度時(shí)，你可能會(huì)遭遇到黏度的單位為“Pa˙s”或“mPa˙s”的情況，此為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，且有時(shí)較被公制命名所接受。1Pa˙s等于10poise；1

5、mPa˙s等于1cp。牛頓假設(shè)所有的材料在固定溫度下，黏度與剪速是沒有相關(guān)的，亦即兩倍的力量可以幫助流體移動(dòng)兩倍的速度。就我們所知，牛頓的假設(shè)只有部分是正確的。4.3牛頓流體牛頓流體膨脹性的（膨脹性的（diltant）：膨脹性的流體其特性為流速隨著剪速的增加而增加，如圖44。雖然膨脹性流體不如擬塑性流體常見，然而膨脹性流體常可由存在有不會(huì)聚集固體的流體中看到，如泥漿、糖果合成物、玉米淀粉類與水的混合物以及沙水混合物。此類流體的行為也可稱

6、為”shearthickening”。塑性的（塑性的（plastic）：此類流體的行為就如同固體處在靜電的環(huán)境中。在流體流動(dòng)前，我們就必須先施予流體某一力量，此力量稱為“屈服力（yieldvalue）”。此類流體典型的例子為蕃茄醬，其產(chǎn)值造成蕃茄醬無法直接從罐子中倒出，除非我們先搖動(dòng)或敲擊。當(dāng)產(chǎn)值超過上限值時(shí)，流體開始流動(dòng)。塑性流體包含有牛頓流體、擬塑性流體、膨脹性流體的特性，如圖45所示。到目前為止我們只有討論非牛頓流體剪速的效應(yīng)，當(dāng)