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通過流變儀測定流體的屈服應(yīng)力

閱讀:1123      發(fā)布時間:2023-9-22
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RH-30流變儀.jpg


屈服應(yīng)力:在材料拉伸或壓縮過程中,當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值時,應(yīng)力有微小的增加,而應(yīng)變卻急劇增長的現(xiàn)象,稱為屈服,使材料發(fā)生屈服時的正應(yīng)力就是材料的屈服應(yīng)力。流體的屈服應(yīng)力是指對于某些非牛頓流體,施加的剪應(yīng)力較小時流體只發(fā)生變形,不產(chǎn)生流動。當(dāng)剪應(yīng)力增大到某一定值時流體才開始流動,此時的剪應(yīng)力稱為該流體的屈服應(yīng)力。即使材料發(fā)生流動所需的臨界應(yīng)力,低于該應(yīng)力,材料僅發(fā)生彈性變形;高于此應(yīng)力,材料開始發(fā)生流動,常見于一些搞顆粒含量的體系。


通過上海保圣RH-30流變儀的旋轉(zhuǎn)模式進(jìn)行屈服應(yīng)力測試,設(shè)置恒定的剪切率或轉(zhuǎn)速,使轉(zhuǎn)子在樣品中以恒定的速率旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)動的初期,樣品內(nèi)部分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)僅發(fā)生彈性拉伸,此階段樣品表現(xiàn)為彈性體,應(yīng)力與應(yīng)變表現(xiàn)為線性相關(guān);當(dāng)應(yīng)力增加到某一點后,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)達(dá)到彈性極限產(chǎn)生局部破壞,曲線開始彎曲,物料表現(xiàn)為黏彈性體;當(dāng)達(dá)到曲線最高點時,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞。最終,剪切應(yīng)力回落至屈服應(yīng)力以下。剪切應(yīng)力的最高點即可視為屈服點。曲線中線性區(qū)域的斜率表現(xiàn)為樣品的彈性模量G,G值越大,樣品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越大。


除了上述在旋轉(zhuǎn)模式下進(jìn)行的測試之外,也可以使用上海保圣RH-30流變儀的振蕩測試法進(jìn)行屈服應(yīng)力測試:固定測試頻率,通過改變應(yīng)力或應(yīng)變的方式進(jìn)行振幅掃描,一般情況下選控制應(yīng)變的模式(CSD, controlled shear deformation)。對于粘彈性材料,G' 表征其彈性部分,G'' 表征其粘性部分。


如果材料具有屈服點,則屈服點以下發(fā)生較小的應(yīng)變時,儲能模量(彈性行為)占主導(dǎo)作用,并且在一定的應(yīng)變范圍內(nèi),兩種模量均保持在一個恒定的水平,與應(yīng)變的變化無關(guān)。該區(qū)間發(fā)生的形變?yōu)閺椥孕巫儯环Q為線性粘彈區(qū)間。隨著應(yīng)變的不斷增加,兩種模量不再保持恒定,此時即為線性粘彈區(qū)間的終點,也是屈服點。隨后,樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)開始發(fā)生不可逆的破壞。如果G' 和G''這兩條曲線有交叉點,則可以讀取此時的應(yīng)力值,作為樣品的流動點。相對于旋轉(zhuǎn)測量模式,振蕩測量模式的優(yōu)勢在于:可以同時表征材料的粘性行為和彈性行為,以及二者之間的動態(tài)變化過程。


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