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时间:2018-07-30
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1、流变学的研究方法流变学从一开始就是作为一门实验基础学科发展起来的,因此实验是研究流变学的主要方法之一。它通过宏观试验,获得物理概念,发展新的宏观理论。例如利用材料试件的拉压剪试验,探求应力、应变与时间的关系,研究屈服规律和材料的长期强度。通过微观实验,了解材料的微观结构性质,如多晶体材料颗粒中的缺陷、颗粒边界的性质,以及位错状态等基本性质,探讨材料流变的机制。对流体材料一般用粘度计进行试验。比如,通过计算球体在流体中因自重作用沉落的时间,据以计算牛顿粘滞系数的落球粘度计法;通过研究的流体在管式粘度计中流动
2、时,管内两端的压力差和流体的流量,以求得牛顿粘滞系数和宾厄姆流体屈服值的管式粘度计法;利用同轴的双层圆柱筒,使外筒产生一定速度的转动,利用仪器测定内筒的转角,以求得两筒间的流体的牛顿粘滞系数与转角的关系的转筒法等。对弹性和粘弹性材料的实验方法分为蠕变试验、应力松弛试验和动力试验三种:对材料进行蠕变实验一般有对材料试件施加恒定的拉力,以研究材料的拉伸蠕变性能的拉伸法;在专门的剪力仪中对材料施加恒定的剪力,研究材料的剪切蠕变性能;利用三轴仪,对材料试件施加轴向应力和静水压力,研究材料的单向或三向压缩蠕变性能;
3、利用扭转流变仪,对材料试件施加恒定的扭力,研究材料的扭转蠕变性能;以及在粱形试件上施加恒定的弯矩,研究材料挠度蠕变性能的弯曲法等。应力松弛实验是将材料试件置于应力松弛试验仪上,使试件产生一恒定的变形,测定试件所受应力随时间的衰减,研究材料的流变性能,也可以计算材料松弛时间的频谱。这种试验也可在弯曲流变仪、扭转流变仪、压缩流变仪上进行,此法适用于高分子材料和金属材料。除蠕变和应力松弛这类静力试验外,还可进行动力试验,即对材料试件施加一定频谱范围内的正弦振动作用,研究材料的动力效应。此法特别适用于高分子类线性
4、粘弹性材料。通过这种试验可以求得两个物理量:由于材料发生形变而在材料内部积累起来的弹性能量;每一振动循环的能量耗散。动力试验可以测量能量耗散和频率的关系,通过这个规律可以与蠕变试验比较分析,建立模型。在上述的各种试验工作中,还要研究并应用各种现代测量原理和方法,大型电子计算机的出现对流变学领域的研究产生了深远的影响,如对于非线性材料的大应变、大位移的复杂课题已用有限元法或有限差分方法进行研究。随着经济和工业化的发展,流变学将有广阔的发展领域,并已逐步渗透到许多学科而形成相应的分支,例如高分子材料流变学、断
5、裂流变力学、土流变学、岩石流变学以及应用流变学等等。在理论研究上,已超出均匀连续介质的概念,开始探索离散介质、非均匀介质以及非相容弹性介质的流变特性。实验原理和测试技术的研究以及电子计算机的应用,将在流变学的发展中显示重要的地位和发挥巨大的作用。
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