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通过流变仪测定流体的屈服应力

点击次数:451 更新时间:2023-09-22

RH-30流变仪.jpg


屈服应力:在材料拉伸或压缩过程中,当应力达到一定值时,应力有微小的增加,而应变却急剧增长的现象,称为屈服,使材料发生屈服时的正应力就是材料的屈服应力。流体的屈服应力是指对于某些非牛顿流体,施加的剪应力较小时流体只发生变形,不产生流动。当剪应力增大到某一定值时流体才开始流动,此时的剪应力称为该流体的屈服应力。即使材料发生流动所需的临界应力,低于该应力,材料仅发生弹性变形;高于此应力,材料开始发生流动,常见于一些搞颗粒含量的体系。


通过上海保圣RH-30流变仪的旋转模式进行屈服应力测试,设置恒定的剪切率或转速,使转子在样品中以恒定的速率旋转。在转动的初期,样品内部分子的网状结构仅发生弹性拉伸,此阶段样品表现为弹性体,应力与应变表现为线性相关;当应力增加到某一点后,网状结构达到弹性极限产生局部破坏,曲线开始弯曲,物料表现为黏弹性体;当达到曲线最高点时,网状结构破坏。最终,剪切应力回落至屈服应力以下。剪切应力的最高点即可视为屈服点。曲线中线性区域的斜率表现为样品的弹性模量G,G值越大,样品的结构强度越大。


除了上述在旋转模式下进行的测试之外,也可以使用上海保圣RH-30流变仪的振荡测试法进行屈服应力测试:固定测试频率,通过改变应力或应变的方式进行振幅扫描,一般情况下选控制应变的模式(CSD, controlled shear deformation)。对于粘弹性材料,G' 表征其弹性部分,G'' 表征其粘性部分。


如果材料具有屈服点,则屈服点以下发生较小的应变时,储能模量(弹性行为)占主导作用,并且在一定的应变范围内,两种模量均保持在一个恒定的水平,与应变的变化无关。该区间发生的形变为弹性形变,被称为线性粘弹区间。随着应变的不断增加,两种模量不再保持恒定,此时即为线性粘弹区间的终点,也是屈服点。随后,样品的内部结构开始发生不可逆的破坏。如果G' 和G''这两条曲线有交叉点,则可以读取此时的应力值,作为样品的流动点。相对于旋转测量模式,振荡测量模式的优势在于:可以同时表征材料的粘性行为和弹性行为,以及二者之间的动态变化过程。


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