粘弹性和滞弹性.ppt

滞弹性
流变学研究物体的流动和变形科学,综合研究物体的弹性形变、塑形形变和粘性流动。
例如:水泥砂浆和新拌混凝土粘性、塑性、弹性的演变和硬化混凝土的徐变;金属材料高温徐变、应力松弛;高温玻璃液特性;高聚合物加工成形等都涉及到流动和变形。
1. 流变学基础
1
流变特性:
物体在某一瞬间所表现的应力与应变的定量关系。即用一些参数把应力和应变的关系表示为流变方程式。
流变模型的作用:
用某些理想元件组成的模型,近似而定性的模拟某些真实物体的力学结构,并以作用力和变形关系导出物体流变方程。
2
虎克固体模型:一个完全弹性的弹簧,应力和应变服从虎克定律。G G---剪切模量或 E 
牛顿液体模型:一个带孔活塞在装满粘性液体的圆柱形容器内运动。液体服从牛顿液体定律。或 E 
---速度梯度,相当于形变; ---粘度(粘性系数)
圣维南塑性固体模型:一个静置桌面上的重物,与桌面间存在摩擦力,当作用力稍大于静摩擦力时,重物即以匀速移动(应力不超过某一限定值以前,物体为刚性,一旦超过限定值,则会迅速流动变形)。
=  t  t ---屈服应力
(1) 基本模型
3
虎克型牛顿型圣维南型
流动曲线
摩擦力
F
弹簧
P
P
P
带孔活塞
粘性液体
P



dv/dy
 t

变形
4
将基本模型元件串联或并联起来,进行各种串并联组合,模拟各种物体的力学结构。常用的组合模型如下:
(2) 组合模型
宾汉体
马克斯韦尔液体(液态粘弹性物体)
开尔文固体(固态粘弹性物体)
5
宾汉体
流变方程:-  t  dv/dy 或-  t 
硅藻土、瓷土、石墨、油漆、水泥等的悬胶具有宾汉体的流变特性。
在承受较小外力时物体产生弹性形变,当外力超过屈服应力 t时,按牛顿液体的规律产生粘性流动。
6
实际泥料的流变特性不完全符合这种简单的组合,出现偏差。如实际泥料没有明显的流动极限,即从弹性体过渡到粘性体是连续的------准塑性体。
偏差使流动曲线变形,用下式修正。
n dv/dy
n>1时粘度随应力增大而减小------结构粘性体;
n<1时粘度随应力增大而增大------触绸性。
7
B 马克斯韦尔液体(液态粘弹性物体)
内部结构由弹性和粘性两种成分组成的聚集体。其中弹性成分不成为骨架而埋在连续粘性成分中,在恒定应变下,储存于弹性体中的势能会随时间逐渐消失于粘性体中,表现为应力弛豫现象。
流变方程: / G/
8
C 开尔文固体(固态粘弹性物体):
内部结构由坚硬骨架及填充于空隙的粘性液体所组成。如:水泥混凝土。
流变方程: G

9
(1)标准线性固体(曾纳模型)
t

o
o
总

t
0
1
2
2 . 滞弹性
10