在了解
流变仪之前先学习下流变学,流变学是力学的一个新分支,它主要研究材料在应力、应变、温度湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律。
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。
材料的流变性能主要表现在蠕变和应力松弛两个方面。
蠕变是指材料在恒定载荷作用下,变形随时间而增大的过程。蠕变是由材料的分子和原子结构的重新调整引起的,这一过程可用延滞时间来表征。当卸去载荷时,材料的变形部分地回复或*地回复到起始状态,这就是结构重新调整的另一现象。
材料在恒定应变下,应力随着时间的变化而减小至某个有限值,这一过程称为应力松弛。这是材料的结构重新调整的另一种现象。
蠕变和应力松弛是物质内部结构变化的外部显现。这种可观测的物理性质取决于材料分子(或原子)结构的统计特性。因此在一定应力范围内,单个分子(或原子)的位置虽会有改变,但材料结构的统计特征却可能不会变化。
流变仪
流变仪就是研究材料流变性能的仪器,,采用对样品施加强制稳态速率载荷、稳态应力载荷、动态正弦周期应变载荷或动态正弦周期应力载荷的方式,观测样品对所施加载荷的响应数据;通过测量剪切速率、剪切应力、振荡频率、应力应变振幅等流变数据,计算样品的黏度、储能模量、损耗模量、Tanδ等流变学参数。
流变仪根据其等级大致可以划分为两种,一种是以机械轴承马达为核心测量结构的低等级旋转流变仪,基本要求是可以进行连续的转速控制,一般只具有稳态测量功能,可以测量黏度η、流动曲线、屈服应力、触变性等流变学特性,但测量范围比较小。
另一种是以空气轴承马达为核心测量结构的高等级旋转流变仪,基本要求是可以进行连续的转速控制、可以产生正弦波应变或应力,具有稳态测量、动态测量、瞬态测量功能,可以测量黏度、流动曲线、屈服应力、触变性、复数模量G*、储能模量G'、损耗模量G"、Tanδ、应力松弛、蠕变等流变学特性,测量范围比较宽。