流变学之伯格斯模型教学教材

1、食品粘弹性的力学食品粘弹性的力学(l xu)模型模型 Burgers 模型模型(mxng)第一页，共13页。食品食品(shpn)的粘弹性的粘弹性 许多食品往往既表现弹性性质许多食品往往既表现弹性性质(xngzh)(xngzh)，又表现，又表现粘性性质粘性性质(xngzh)(xngzh)。我们把这种既有弹性又可以流动。我们把这种既有弹性又可以流动的现象称为粘弹的现象称为粘弹(visceolasticity) (visceolasticity) 。基本概念：基本概念：应力松弛应力松弛:指试样瞬时变形后，在变形指试样瞬时变形后，在变形(应变应变)不变不变情况下，试样内部的应力随时间的延长而减少的情况

2、下，试样内部的应力随时间的延长而减少的过程。过程。应力松弛实验（应力松弛实验（Stress relaxation tests ） Large-scale deformation的物理意义：表征松弛过程进行的快慢。的物理意义：表征松弛过程进行的快慢。越大，表示材料越大，表示材料(cilio)的松弛过程进行的越慢，的松弛过程进行的越慢，材料材料(cilio)越接越接 近理想弹性体近理想弹性体 -剪切应力剪切应力 -剪切应变速率剪切应变速率 第二页，共13页。蠕变：对粘弹性体施加一定的力（应力蠕变：对粘弹性体施加一定的力（应力(yngl)）时，其变）时，其变形（应变）随时间的变化过程。形（应变）随时

3、间的变化过程。蠕变恢复实验（蠕变恢复实验（creep recovery test） Small-scale deformation贮存模量贮存模量(storage modulus) 弹性模量弹性模量 G损失模量损失模量(loss modulus) 粘性模量粘性模量 G相角相角(phase angle) tan=G/G第三页，共13页。模型模型(mxng) 力学模型有两个基本元件，即理想弹簧和理力学模型有两个基本元件，即理想弹簧和理想黏壶。前者的力学性质符合虎克定律，用以想黏壶。前者的力学性质符合虎克定律，用以模拟模拟(mn)(mn)普弹形变，后者服从牛顿流体定律，普弹形变，后者服从牛顿流体定律

4、，用以模拟用以模拟(mn)(mn)黏性形变。弹簧和黏壶可以串黏性形变。弹簧和黏壶可以串联也可以并联，或组成更复杂的多元件模型。联也可以并联，或组成更复杂的多元件模型。作为机作为机- -电类比，弹簧和黏壶分别很像电路中的电类比，弹簧和黏壶分别很像电路中的电容和电阻，前者在贮存电量，后者消耗电能电容和电阻，前者在贮存电量，后者消耗电能第四页，共13页。串联串联 并联并联联合联合 串联方式装置的实验模型叫做麦克斯韦尔（Max-well）模型（由苏格兰物理学家C.Max Well首先提出）。并联方式装置的实验模型叫做福格特（Viogt）模型。把这两种模型再以串联方式联合装置起来，就成为伯格斯（Burg

5、ers）模型。第五页，共13页。模型模型(mxng)(mxng)名称名称 示意图示意图 模拟模拟 对象对象 四元件四元件模型模型Burger模型模型 蠕蠕变变（线线形形聚聚合合物）物）蠕变方程蠕变方程 力学力学(l (l xu) xu) 行为行为 方程方程(fngchng)第六页，共13页。伯格斯模型伯格斯模型(mxng)应用实例应用实例乳清蛋白凝胶乳清蛋白凝胶1.Ladan Rabiey(Canada) Effect of whey protein enzymatic hydrolysis on the rheologicalproperties of acid-induced gels(2

6、009).lSmall deformation tests- a controlled stress rheometer lCreep recovery test - applying a constant shear stress of 15 and 3 Pa for 300 s,recovery was subsequently recorded for a period of 300 s .第七页，共13页。Simplified Burger Model乳清蛋白凝胶乳清蛋白凝胶第八页，共13页。2.Janana Teles de Faria(Brazil).Evaluating the effect of protein composition on gelation and viscoelastic characteristics of acid-induced whey protein gels(2013). by applying an instantaneous shear stress of 15 Pa on the sample for 30 min (creep time); and sample recovery was subsequently monitored for an additional 20 min (recovery