流變學(xué)第三章part1-2-資料下載頁(yè)
2025-01-25 17:13本頁(yè)面
【正文】 為，又反映低剪切速率下出現(xiàn)的牛頓性行為， Carreau提出如下公式描寫(xiě)材料粘度的變化規(guī)律： ( 1 )acabr? ???式中： a, b, c為三個(gè)待定參數(shù)，可通過(guò)與實(shí)驗(yàn)曲線的對(duì)比加以確定。 Carreau方程 牛頓型流體 ?與 1/b值相當(dāng) 反映了材料性質(zhì)由線性區(qū)向冪律區(qū)的過(guò)渡 ?＞＞1/b值 相當(dāng)于冪率方程， 可以通過(guò)確定 n值確定 C 0r? ?0a a????()ca b r? ? ?? 01 mkr???? ???? ?0r? ? Carreau公式優(yōu)點(diǎn)：能夠描述比冪律方程更廣的區(qū)域內(nèi)材料的流動(dòng)性質(zhì)。 但是 Carreau公式中有三個(gè)待定常數(shù)，比冪律方程多一個(gè)，因此更復(fù)雜些。也有許多軟件設(shè)計(jì)程序采用 carreau公式作為材料的本構(gòu)方程。 三、 Cross方程 ? 若需要更全面地描述圖中反“ S” 形 流動(dòng)曲線所反映的材料流動(dòng)性的轉(zhuǎn)折，可采用Cross方程。方程形式為 公式中有四個(gè)材料參數(shù) 0r? ?。 Cross方程 第一牛頓區(qū) 中間 區(qū)域 描寫(xiě)了假塑性規(guī)律，參數(shù)m反映了材料非牛頓性的強(qiáng)弱。 第二牛頓區(qū) 0a???r? ??a ??r? 高分子液體的這種假塑性流動(dòng)性質(zhì)，對(duì)高分子材料的加工行為有重要影響。 ? 根據(jù)“剪切變稀”規(guī)律，我們可以在一定的剪切速率范圍內(nèi)，適當(dāng)提高剪切速率（提高機(jī)器轉(zhuǎn)速，提高推進(jìn)速度等），以降低材料的粘度，增加流動(dòng)性，從而降低能耗，提高生產(chǎn)效率。 ? 根據(jù)流動(dòng)曲線也可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)剪切速率大到一定程度，材料粘度降到一定程度時(shí)，材料粘度逐步趨于穩(wěn)定。 ? 圖中在 400s1附近，材料粘度基本不再變化。因此，如果在加工時(shí)使加工速度維持在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，則可以避免因剪切速率的微小波動(dòng)而引起粘度的波動(dòng)，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。 0/??圖還表明，當(dāng)剪切速率高到一定程度后，再提高機(jī)器轉(zhuǎn)速，并不能使材料粘度進(jìn)一步下降，反而容易引起彈性湍流，發(fā)生熔體破裂，使制品的外觀質(zhì)量下降。過(guò)高的機(jī)器轉(zhuǎn)速還消耗大量能量，使機(jī)器內(nèi)的物料溫升過(guò)高，嚴(yán)重的會(huì)造成事故。 四、 VinogradvMalkin普適粘度公式 ? Vinogradv和 Malkin測(cè)量一大批高分子熔體的流變性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在一定溫度下這些高分子液體的約化粘度函數(shù)（定義為 ）與約化剪切速率 的實(shí)驗(yàn)值幾乎都落在同一條曲線的附近，見(jiàn)圖。 0r??2))aarr???????? ? ? ? ?01 0 2 0（ r ） =1+A ( A ( ? 處理這些實(shí)驗(yàn)值后得到一條光滑的回歸曲線，曲線方程歸納為 ： ( 1 )acabr? ???式中： η 0為材料的零剪切粘度； A A2為兩個(gè)普適常數(shù)，其值取決于粘度和剪切速率的單位，當(dāng)粘度單位為 ,剪切速率單位為 s1時(shí)， A1= 102,A2= 103。 a為普適冪指數(shù)， a=. ? 公式中只有一個(gè)待定常數(shù) ,即 η 0 ，它可以通過(guò)恰當(dāng)?shù)牧髯儨y(cè)量得到。 ? 公式表明，只要確定了材料的零剪切粘度，物料在很寬的剪切速率范圍內(nèi)的假塑性行為即可大致確定。 ? 所謂“普適”粘度公式，只是指在一定的精度范圍內(nèi)公式是有效的。如果要非常精確地描寫(xiě)材料的粘度行為，上述普適常數(shù)需要修正。此時(shí)最好把 A A a、 η 0當(dāng)作自由的待定常數(shù)，其值由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸得到，然后代入VinogradvMalkin公式。這樣公式有四個(gè)待定常數(shù)，比Carreau公式多一個(gè)。 冪率 方程 Carreau 方程 Cross 方程 VinogradvMalkin 普適粘度公式 1na Krr???????或 ( 1 )acabr? ??? 脹流性流體 脹流性流體的主要特征是： ? 剪切速率很低時(shí)，流動(dòng)行為基本上同牛頓型流體；剪切速率超過(guò)某一個(gè)臨界值后，剪切速率越大，粘度越大，呈剪切變稠效應(yīng)。發(fā)生剪切變稠時(shí)，流體表觀“體積”略有膨脹，故稱脹流性流體 dilatant）。 ? 其流動(dòng)曲線，若采用冪律方程描寫(xiě)其在剪切變稠區(qū)的流動(dòng)規(guī)律，則流動(dòng)指數(shù) n1。 ? 分析 —— 由于材料粘度的改變一般與材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變有關(guān)，因此可以認(rèn)為，當(dāng)發(fā)生剪切變稠時(shí)，流體內(nèi)多半形成了某種結(jié)構(gòu)。 ? 特征 —— 大多數(shù)脹流性流體為多相混合體系，其中固體物含量較多，且浸潤(rùn)性不好。 ? 舉例 —— 例如泥沙、瀝青、混凝土漿、麻醬、色拉等。高分子材料加工中，有時(shí)也遇到此類性質(zhì)的材料，如聚氯乙烯塑料溶膠、高濃度的高分子材料懸浮液等。 關(guān)于泥沙的脹流性行為可以這樣理解： ? 通常狀態(tài)下，不規(guī)則的泥沙顆粒緊密堆砌，顆粒間有一定間隙，其中充有流體，起潤(rùn)滑劑作用。 ? 當(dāng)受到外力作用時(shí)，原來(lái)的緊密堆砌結(jié)構(gòu)被破壞，形成新的結(jié)構(gòu)。不規(guī)則的泥沙顆粒因“位錯(cuò)”而使空隙變大，體積“膨脹”。原有對(duì)固體粒子流動(dòng)起潤(rùn)滑作用的流體滲入下方的空隙中，使上部的流體顯得不足，從而使流動(dòng)更加困難，“粘度”增大。 海灘上汀線附近略滲有海水的沙面比干沙和水下沙地都硬實(shí)，易于行走，就是這個(gè)道理。 演講完畢，謝謝觀看！
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