流变模型.ppt

流变模型
牛顿流体模型
牛顿流体的稳态剪切流动
线性黏性理论认为，要保持稳定的流动，所需剪切应力与剪切速率成正比，
即牛顿定律：
剪切黏度的一般表达式：
注意：
二牛顿区
聚合物流体典型
流动曲线分析
高分子流变学基础
幂律流体模型
第一牛顿区
假塑区
第二牛顿区
第一牛顿区
第二牛顿区
假塑区
无穷剪切速率黏度
零切黏度
表观粘度
右图：从曲线上任一点引斜率为1的直线与 的直线
相交得：
高分子流变学基础
幂律流体模型
高分子流变学基础
幂律流体模型
胀塑性流体
高分子流变学基础
宾汉塑性流体模型
宾汉流体
屈服假塑性流体
宾汉塑性流体
屈服胀塑性流体
广义宾汉流体
n=1，线性的牛顿流动
n<1，非线性的剪切变稀
n>1，非线性的剪切增稠
高分子流变学基础
宾汉塑性流体模型
有屈服
宾汉塑性流体
屈服胀塑性流体
屈服假塑性流体
广义宾汉流体的三类塑性流动
当τ<τy时，只发生胡克弹性形变
当τ>τy时，发生线性黏性流动，
服从牛顿定律
高分子流变学基础
宾汉塑性流体模型
或
黏度ŋP其塑性黏度
高分子流变学基础
宾汉塑性流体模型
小 结
高分子流变学基础
触变性流体
高分子流变学基础
触变性流体
触变性流体
假塑性流体
触变材料必然是具有时间依赖性的假塑性体，
但假塑性材料不一定是触变体
剪切速率上升曲线 + 下降曲线 = 滞后圈
高分子流变学基础
触变性流体
高分子流变学基础
触变性流体
不同的触变流体在同样的剪切历史下滞后圈不同
同一流体，在不同的剪切历史下滞后圈也不同
高分子流变学基础
震凝性流体
震凝性
触变性
流动的不均匀性
反触变流体
同 一 概 念
高分子流变学基础
震凝性流体
触变流体
震凝流体
高分子流变学基础
震凝性流体
高分子流变学基础
黏弹性流体
1、线性黏性流体
—— 牛顿流体
2、非线性黏性流体
假塑性流体
胀塑性流体
广义宾汉流体
3、黏弹性流体
高分子流变学基础
弹性参数
1、Normal Stress Differences  法向应力差
1. 流动方向，法向应力t xx
2. 与层流平面垂直方向，法向应力t yy
3. 与1、2垂直的方向，法向应力t zz
高分子流变学基础
弹性参数
高分子流变学基础
弹性参数
Newtonian fluid
Polymer melt
高分子流变学基础
弹性参数
2、Recoverable Shear 可回复剪切 SR
SR 越小，法向应力差越小，
流体弹性越不明显；
SR << 1时，可当作黏性流体处理
高分子流变学基础
弹性参数
3、Weissenberg Number 魏森贝格数 WS
4、Deborah Number 得博拉数 De
高分子流变学基础
黏弹性模型
线性粘弹性
理想粘性体
理想弹性体
理想粘性体
服从牛顿定律
理想弹性体
服从虎克定律
高分子流变学基础
黏弹性模型
麦克斯韦模型
修正后
高分子流变学基础
高分子流体的黏弹行为
静态黏弹行为
1、蠕变：在较小的恒定外力作用下（拉伸、压缩等），
材料的形变随时间逐渐增大的现象。
2、应力松弛：在恒定形变下，材料的应力随时间逐减衰
减的现象。
高分子流变学基础
高分子流体的黏弹行为
蠕 变
高分子流变学基础
高分子流体的黏弹行为
普弹形变
由键角、键长、基团或链节运动引起的形变
蠕 变
粘性流动
分子链之间产生相对滑移（运动引起的形变）
特点：
形变很大、模量极小、不可逆、松弛过程
高弹形变
由链段运动引起
的形变
特点：
形变小、模量大、可逆瞬时完成
蠕变过程包括三种分子运动
特点：
形变大、模量小、可逆、
完成需要时间（松弛过程）
高分子流变学基础
高分子流体的黏弹行为
1、普通弹性形变
E1为普弹模量 D1为普弹柔量
高分子流变学基础
高分子流体的黏弹行为
2、高弹形变
高分子流变学基础
高分子流体的黏弹行为
3、粘性流动
高分子流变学基础
高分子流