聚合物流变学基础复习课(1)

1、复习课复习课 (1)V/V = 31. 基本概念基本概念 1.1 应变应变 (1) 各向同性压缩或膨胀各向同性压缩或膨胀以立方柱体为例以立方柱体为例, V/V(2) 拉伸和单向压缩拉伸和单向压缩, , V/VV/V = -2(3) 简单剪切简单剪切 = W l = tan/1.2 应变张量应变张量表达式应变张量表达式112211221122xxxyxzyxyyyzzxzyzzeeeeeeeee(1) 同性压缩同性压缩000000(2) 拉伸拉伸000000(3) 剪切剪切00000001.3 应力应力单位面积所承受的附加内力。单位面积所承受的附加内力。f =S1.4 应力张量应力张量 (1)

2、拉伸拉伸（剪切应力，拉伸应力）（剪切应力，拉伸应力）(2) 同性压缩同性压缩000000000000 xxyyzztPtPtP00000000 xxt (1) 拉伸拉伸(3) 剪切剪切0000000 xyyxtt2. 线性弹性线性弹性2.1 虎克定律虎克定律 = E弹性常数：弹性常数：E，K，G,。2.2 线性弹性变形的特点线性弹性变形的特点 变形小变形小 变形无时间变形无时间 依赖性依赖性 变形在外力除去后完全回复变形在外力除去后完全回复 无能量损失无能量损失 应力与应变成线性关系应力与应变成线性关系3. 线性粘性流动线性粘性流动3.1 剪切流动剪切流动1, ()ddvSdtdy单位:3.2

3、 牛顿流体牛顿流体= 粘度的单位:泊(P),1秒牛顿/米2换算关系:牛顿牛顿/ /米米2 2 1 1秒秒=10=10泊泊3.3 线性粘性变形的特点线性粘性变形的特点 变形的时间依赖性变形的时间依赖性 流体变形的不可回复性流体变形的不可回复性 能量损失能量损失 正比性正比性3.4 流动方式流动方式 (1) Poiseuille Flow0( )rzzvvvv r 速度及速度分布速度及速度分布 -R RVZrrzdvdr Hagen-Poiseuille Law4()8RPQl(2) Couette flowrv内筒内筒 外筒外筒 注意：注意：外筒旋转外筒旋转(3) Cone and plate

4、flow022 速度分布速度分布(4) Torsional flow 速度分布速度分布rRdrvzzv3.5 粘度的温度依赖性粘度的温度依赖性exp(/)AE RT(1) Arrhenius Equation适应条件：适应条件：T Tg +100 0C 17.4()( )lg()51.6gggTTTTTT适应条件：适应条件： Tg Tg +100 0C (2) WLF Equation4.非线性粘性非线性粘性 4.1 几种非牛顿流体几种非牛顿流体膨胀性膨胀性假塑性假塑性牛顿体牛顿体宾汉姆体宾汉姆体a膨胀性膨胀性牛顿体牛顿体假塑性假塑性应力与应变速率的关系应力与应变速率的关系表观粘度与剪切速率的

5、关系表观粘度与剪切速率的关系4.2 表观粘度、零切粘度和微分粘度表观粘度、零切粘度和微分粘度ad0其中其中: :0ad4.3 Weissenberg-Rabinowitch4()8RPQl34aQRlog(3)4logaadd （Hagen-Poiseuille Law）（Rabinowitch）4.4 Poiseuille 流动中的流速分布流动中的流速分布 用毛细管粘度计测定非牛顿流体的粘度用毛细管粘度计测定非牛顿流体的粘度, ,需进行两项校正需进行两项校正: : Bagley(入口入口) 和和Weissenberg(管壁管壁)n=0 n=0.1 n=1 n=3 n= 4.5 幂律定律幂律定

6、律4.6 触变性和流凝性触变性和流凝性4.7 聚合物熔体加工中切变速率范围聚合物熔体加工中切变速率范围成型加工方法成型加工方法切变速率切变速率（s-1）成型加工方法成型加工方法切变速率切变速率（s-1 ）压制压制混炼与压延混炼与压延开炼开炼110101025*1015*102挤出挤出纺丝纺丝注射注射1021031031051031044.8 拉伸粘度拉伸粘度00:3:6拉拉单双向拉伸向拉伸4.9 法向应力效应法向应力效应(1)(1)第一法向应力差第一法向应力差2111221( )N (2)(2)第二法向应力差第二法向应力差2222332( )N在在Poiseuille流动中：流动中：12( )

7、( )zzrrrrNN在在Couette流动中：流动中：12( )( )rrrrzzNN在锥板流动中：在锥板流动中：12( )( )rrNN法向应力效应是非牛顿流体的特性。法向应力效应是非牛顿流体的特性。牛顿流体必须满足的条件：牛顿流体必须满足的条件：1212, ( )( )0, constNNor 或1. .从下图中的已知条件回答问题从下图中的已知条件回答问题: :该高聚该高聚物物 零切变速率下的粘度零切变速率下的粘度0=( )10-1 Pas, , 极极 限粘度限粘度=( )10-1Pas, ,当剪切速率当剪切速率=( ) s-1 时时, ,其表观粘度其表观粘度a=104Pas.以下是某高聚以下是某高聚物物 的流动曲线，的流动曲线，的单位为的单位为101N/m2。习题习题-8 -4 0 4 8 12 16 20-8 -4 0 4 8 12 16 2012128 84 40 0-4-4lglg2. . 已知某种流体，其粘度与切应力的关已知某种流体，其粘度与切应力的关系系 为为1,1nnnBdrAmCdt并符合式中：式中：n为流动行为常数；为流动行为常数；A、B、C、m均为常数。若已知均为常数。若已知CB，问此流体属何，问此流体属何种类型？种类型？习题习题3. .用熔融指数测定仪在不同温度下测定用熔融指数测定仪在不同温度下测定 高压高压PE的的M