Элементы реологии

Реология конкретных систем может быть наглядно выражена с помощью механических моделей. Комбинации моделей простых тел — идеально-вязкого (ньютоновского — N), идеально-упругого (гу-ковского — Н) и дополнительной нагрузки, символически представленной как элеменг сухого трения (тело Сен-Венана — 81У), позволяют синтезировать более сложные системы. Последовательное сочетание упругого и вязкого элементов (Н — N) дает релаксационное тело Максвелла (М), а параллельное сочетание этих элементов (Н/К )— тело Кельвина (К), характеризующееся упругим последействием. Для упруго-вязко-пластичных релаксирующих систем типа глинистых суспензий и паст, цементных растворов, мучного теста и т. п., обладающих начальной прочностью и упругим последействием применяются еще более сложные модели, например тело Шведова [Н (М/31У) ] или его упрощенные модификарии — нерелаксирующее тело Бингама [Н — (К/81У)] или тело Бюргерса [М — К], не имеющее элемента сухого трения, но обладающее упругим последействием [27 ]. Набор пружин (Н), поршней (N) и ползунов (81У), образующих модели этих тел, имеет различные вязкости т), упругости Е и силы трения /, позволяющие зачастую на полуколичественном уровне воспроизводить поведение ряда систем [25]. При этом представляется возможным выбрать подходящую модель и определить наименьшее количество независимых переменных — реологических параметров и условных величин, которые необходимы для ее характеристики [20]. [c.231]

Таким образом, физико-механические свойства всех систем, начиная от высокомолекулярных веществ и их растворов и кончая структурированными дисперсными системами, могут в принципе исследоваться общими методами реологии (реологией называется общее учение о деформации и течении). Такие исследования имеют преимущество перед простыми измерениями аномальной или структурной вязкости неньютоновских жидкостей (рис. 96), потому что структурная вязкость зависит от условий измерения, тогда как реологические константы характеризуют материал независимо от размеров прибора или режима течения. Образование или разрушение различного рода структур или пространственных сеток частиц или молекул с различной прочностью связей и жесткостью структурных элементов играет исключительную роль в дисперсных и полимерных системах и во многих отношениях определяет их техническое использование. Поэтому изучение процессов деформации, их кинетики, частотной зависимости, предельных напряжений и др. имеет большое научное и техническое значение. Установление релаксационного механизма деформации и объективных методов характеристики процессов деформации является существенным успехом коллоидной химии, во многом обусловленном работами советских ученых — Кобеко, Александрова, Каргина, Слонимского, Ребиндера, Соколова, Догадкина и др. [c.251]

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМОРФНЫХ ТЕЛ И ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ. ЭЛЕМЕНТЫ РЕОЛОГИИ [c.19]

Познакомимся в общих чертах с основами физико-химиче-ской механики. Для этого необходимо, прежде всего, вспомнить элементы механики (реологии). [c.271]

Хотя Б классической коллоидной химии все формы ассоциации частиц называются одним термином флокуляция , в технологии промывки ствола скважины буровым раствором необходимо делать различие между двумя формами ассоциации, оказывающими соверщенно разное воздействие на реологию суспензий. Термин флокуляция относится только к свободной ассоциации пластинок глины, в результате чего образуются хлопья или гели, как это описывалось в предыдущем подразделе. Термин агрегация используется в этой книге, чтобы охарактеризовать ассоциацию частиц в результате сжатия диффузных частей ДЭС и образования агрегатов из параллельных пластинок, отстоящих друг от друга максимум на 2 мм. Агрегация — это процесс, противоположный внезапному увеличению с-расстояния, которое наблюдал Норриш, когда слои чешуйки натриевого монтмориллонита преодолевали силы притяжения, действующие между ними, и расходились, образуя практически самостоятельные элементы. Таким образом, в то время как флокуляция вызывает повышение предельного статического напряжения сдвига, агрегация способствует его снижению, так как она уменьшает число элементов, доступных для образования структур, и площадь поверхности, на которой может происходить взаимодействие частиц. [c.158]

Не следует думать, что формула (3.14.40) представляет частный случай фундаментальных уравнений гидродинамики Навье — Стокса. Последние хотя и относятся к произвольному распределению сил, скоростей и плотностей в среде, но охватывают только те случаи, в которых все частицы (молекулы) данного элемента деформируемой среды имеют равные по величине и направлению скорости, т. е. это уравнения механики сплошной среды. В плане рассматриваемой задачи (и реологии дисперсных систем вообще) сфера компетенции уравнений Навье — Стокса — нахождение распре- [c.717]

Многочисленные исследования по электронной микроскопии, выполненные под руководством Каргина, работы Китайгородского по газокристаллическому состоянию и исследования в области реологии расплавов и растворов послужили основой для создания пачечной теории [8]. Эта теория предполагает существование в полимерах некоторых агрегатов с параллельной укладкой молекул, размеры которых в поперечнике достигают сотни ангстрем. Пачка, по мнению авторов, является той исходной структурной единицей, на базе которой создаются все высшие надмолекулярные структуры в кристаллизующихся полимерах. Пачка является основным составным элементом аморфных полимеров, полимерных расплавов и растворов. [c.156]

В ряде термодинамич. теорий П. энергию деформирования рассчитывают на основе различных реологич. моделей, вводя в них элемент разрыва химич. связей соотношение между критич. значениями напряжения и деформации определяют с помощью реологич. ур-ний состояния (см. Реология, Модели релаксации механической). Однако без учета механич. потерь такой подход является формальным и не отражает специфики разрушения полимеров. Основным направлением в развитии обобщенной термодинамич. концепции П. полимеров должно быть количественное определение механич. потерь на основе изучения релаксационных явлений. [c.114]

В реологии механические свойства материалов представляют и виде реологических моделей, в основе которых лежат три основных идеальных закона, связывающих напряжение с деформацией. Им соответствуют три элементарные модели (элемента) идеализированных материалов, отвечающих основным реологическим характеристикам (упругость, пластичность, вязкость) ндеально упругое тело Гука, идеально пластическое тело Сен-Венана — Кулона и идеально вязкое тело Ньютона (ньютоновская жидкость). [c.357]

Деформация реальных материальных систем представляет собой различные сочетания закономерностей деформации идеальных тел и описывается моделью упруговязкого тела Максвелла (последовательное соединение упругого и вязкого элемента), упруговязкого тела Кельвина—Фойгта (параллельное соединение тех же элементов) и моделью вязкопластического тела Бингама (см., например, Бибик Е.Е. Реология дисперсных систем. - Л. Изд. ЛГУ, 1981.- 172 с.). [c.14]

Трехмерная реология является одним из разделов механики сплошных сред. Но если задача механики состоит в установлении движения материальной точки, то задача реологии более узкая установить зависимость сил, возникающих в сплошной среде, от деформаций (скоростей деформаций) для бесконечно малого элемента. Поскольку речь в данном случае идет о силах, передающихся путем контакта, т.е. о силах, пропорциональных площади контак- [c.175]

Предположим теперь, что изменение площади элемента поверг ности происходит достаточно быстро, так что вторым слагаемым левой части (126) можно пренебречь. В этих условиях обмен ПАВ с объемом практически не происходит и реология поверхностного слоя должна совпадать с реологией поверхностного слоя с нерастворимым ПАВ, т.е. его дилатационная вязкость г должна цро-являться в чисто ньютоновской форме (96), отвечающей определению Буссинеска. В с принципа суперпозиции в общем случае имеем Ла,-=Ла - + Ло/, где Ло,- - интеграл уравнения (108), [c.191]

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕеКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ И ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМ (ЭЛЕМЕНТЫ РЕОЛОГИИ) [c.246]

Микрореология (или структурная реология) устанавливает на основе статистич. физики связь между структурными параметрами и физ. св-вами составл5пощих тело элементов, с одной стороны, и его реологич. св-вамя как континуума (сплошной среды), с другой. Фундам. результат в этой области-ф-ла Эйнштейна, связывающая вязкость Т1 жидкой дисперсной системы с содержанием ф сферич. частиц дисперсной фазы Т1 = Т1х(1 + 2,5 ф), справедливая при ф 1 (т1х-вязкость дисперсионной среды). Впоследствии были получены обобщения этой ф-лы, учитывающие возможность гидродинамич. взаимодействия частиц дисперсной фазы, межмол. взаимодействия (поверхностные силы), несферич-ность твердых частиц, замену твердых частиц каплями жидкости. [c.249]

Приведенные выше законы исчерпывают перечень фундаментальных эмпирических законов реологии и соответствующих им типов сил, возникающих при де формировании тел разной природы. Это не означает, что с их помощью можно с необходимой полнотой описать поведение любого материала. Реальные материалы ведут себя сложнее, а законы (3.10.1)-(3.10.3) относятся скорее к некоторым идеальным (реологически простым) материалам. Реальные материалы сочетают в себе в разных комбинациях свойства идеального упругого тела, вязкого тела и элемента сухого трения. Ихтак же называют реологически сложными. Описание свойств таких материалов часто строится на основе их механических моделей (эквивалентов). Последние составлены из механических моделей (эквивалентов) простых реологических тел (рис. 3.77 и 3.78). [c.670]

Размер кинетически самостоятельных структурных элементов Б жидкостях, особенно когда это группы молекул, а не единичные молекулы, должен уменьшаться с увеличением касательного напряжения или скорости сдв1 га. Процесс объединения разрушенных структурных элементов связан в этом случае с межмолекулярными силами. Характер воздействия скорости сдвига и температуры на размеры указанных элементов аналогичен их влиянию на ориентацию молекулы, так как при переходе из области низких скоростей сдвига к высоким скоростям сдвига также наблюдается изменение реологических свойств от ньютоновского к псевдопластичному и затем вновь к ньютоновскому поведению. В литературе по реологии принято считать, что в тех случаях, когда может происходить распрямление и ориентация молекул, эти процессы определяют поведение жидкости при течении. Влияние размера структурных элементов принимается доминирующим в тех случаях, когда молекулы полимера имеют почти одинаковые размеры во всех направлениях, а также при деформации паст, являющихся суспензиями твердых частиц в жидкостях. [c.36]

Голландский реолог Хувинк по кривым течения различные реологические тела свел к четырем разновидностям (см. рис. 13). Наиболее широко известным классом реологических тел являются ньютоновские жидкости. К ним относятся вода и многие органические жидкости (минеральные масла, спирты и др.) при обычных температурах и битумы, а также расплавы металлов, солей, стекол и др. при повышенных температурах. Скорость течения ньютоновских жидкостей прямо пропорциональна действующему напряжению сдвига их кривая течения проходит через начало координат (кривая а). Весьма многочислен класс неньютоновских или квазивязких жидкостей (кривая б). Это растворы многих высокополимеров и слабоконцентрированные коллоидные дисперсии, подобные гелям нафтената алюминия и других мыл. Сюда можно отнести и некоторые жидкие и полужидкие консистентные смазки. У таких жидкостей по мере роста напряжения скорость течения аномально возрастает, что обычно обусловлено разрушением их структуры и ориентацией структурных элементов в потоке. [c.86]

Следовательно, элемент испытьшает трехосное равномерное сжатие, сопровождающееся упругими деформащ1Ями. Это следует из первой аксиомы реологии, согласно которой при изотротном сжатии все материальные шстемы ведут себя как идеально упругие тела, а именно, увеличивается плотность и соответственно ) еньшаются размеры при сохранении формы тела. Опыты, проводимые с пеной в барокамере при постепенном повышении давления или его стравливании, подтверждают, что пена не разрушается и не течет, лишь пропорционально меняется ее объем. Другими словами, деформации пенного слоя, при которых возникают относительные смещения ячеек, возможны лишь под действием касательных напряжений. Следовательно, при движении по поверхности без трения одинакового по высоте пенного слоя пластические деформации сдвига возникнуть не могут и геометрическая форма объема пены будет неизменной. [c.23]

Покажем, к чему приводит использование ньютоновской реологии (уравнения (128)) для поверхностного слоя с растворимым ПАВ. Пусть из некоторого начального (по определению - невозмущенного) состояния ( АА= 0) рассматриваемый элемент поверхностного слоя переходит к периодическсииу движению следующего ввда достаточно медленное сжатие (в течение достаточного времени), а затем растяжение с конечной скоростью до прежней пло щади. [c.189]

Обратимся теперь к определению коэффициентов гидропроводности и Юц для самих элементов диоперсионной среды - пленок и каналов. Для полиэдрической пены поперечными скоростями движения жидкости внутри пленок и каналов можно пренебречь по сравнению о продольными. Это позволяет при формулировке элементарных законов течения в каждом канале и пленке рассматривать поверхнссть раздела фаз неподвижной в нормальном направления. В простейшем случае, когда поверхностнш слой по своей реологии близок к двумерному эвклидовому телу, поверхность раздела можно считать неподвижной и в тангенциальном направлении. [c.132]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология