流變學(xué)理論研究 流變學(xué)(Rheology)是一門(mén)從宏觀(guān)層面描述物質(zhì)在外力作用下的流動(dòng)和變形規律的學(xué)科派敷。由美國拉法耶特(Laffayette)學(xué)院的Bingham教授及其同事Reiner于1928年創(chuàng )立。Barns等人介紹了流變學(xué)知識大磺，指出：流變學(xué)是一門(mén)介于化學(xué)、力學(xué)、物理與工程科學(xué)之間的新興交叉學(xué)科，非牛頓流體等在一定條件下可以流動(dòng)的固體是其主要的研究對象，其性質(zhì)不能用經(jīng)典的粘彈性理論來(lái)進(jìn)行解釋。這些物質(zhì)在某一特定溫度下不能用單一的粘度來(lái)表示惑淳，而受其他一些因素的影響。 流變學(xué)的主要研究?jì)热?br style="margin: 0px; border: 0px; padding: 0px; text-align: left;"/> 包括：流變模型朴乖、流變測量以及復雜流體的流動(dòng)行為等。流變學(xué)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，如今已經(jīng)在化工、地球物理、巖土工程、藥劑和食品等領(lǐng)域得到廣泛的應用蜕该，形成了化工流變學(xué)、高分子流變學(xué)等。 流變學(xué)的主要研究對象 包括：非牛頓流體和粘彈性物料钧昏。 (1)非牛頓流體：指不滿(mǎn)足牛頓粘性定律的流體肌啼。非牛頓流體的粘度通常不是定值而是變化的。非牛頓流體具有很多特殊的性質(zhì)，例如射流脹大、無(wú)管虹吸、剪切稀化、拔絲、湍流減阻等。其中令人比較感興趣的一點(diǎn)就是：部分非牛頓流體具有彈性的特性，也被稱(chēng)為粘彈性流體榕哩。當旋轉桿插入粘彈性流體中時(shí)梗脾，流體將爬升到桿上捣霞，使液體表面呈凸形忘憋。 在我們的生活、生產(chǎn)和大自然之中押辽，廣泛存在非牛頓流體曹铃，例如牙膏悉砌、水煤漿权煎、泥漿、石油、油漆等。對于非牛頓流體的剪切應力τ與剪切速率γ之間的關(guān)系可以表示為τ=f(γ)遇签。剪切應力與剪切速率的比值稱(chēng)為表觀(guān)粘度，通常用μ或η來(lái)表示。 (2)粘彈性物料：指同時(shí)具有粘性和彈性的物料。粘彈性物料是既具有彈性變形又具有粘性流動(dòng)的物體。“彈性形變”是指短暫的可以恢復到其原始形狀的形變。而“粘性流動(dòng)”是指持續的不能恢復到其原始狀態(tài)的形變，也被稱(chēng)為“流變”婶耕。過(guò)去，談到固體時(shí)，一般是指僅具有彈性形變的物體；談到流體時(shí)，一般是指僅有粘性流動(dòng)的流體。實(shí)際上，有很多物體同時(shí)具有這兩種性質(zhì)撮抓。 流變學(xué)的研究方法 無(wú)論是固體還是液體，流變學(xué)的主要研究方法有以下兩種：一種是將流體看作為連續介質(zhì)來(lái)研究蛆存，利用連續介質(zhì)力學(xué)的數學(xué)方法對其進(jìn)行研究藐翎，這已經(jīng)成為流變學(xué)中最重要的方法之一葫盼，稱(chēng)為連續介質(zhì)流變學(xué)新荤。因為這種方法沒(méi)有將流體的內部微觀(guān)結構考慮到進(jìn)去衅谷，因此這種流變學(xué)的研究方法也被稱(chēng)為為宏觀(guān)流變學(xué)吠裸。 另外一種方法是考慮物料內部結構，通過(guò)研究流體宏觀(guān)流變特性與流體的微觀(guān)撒殷、亞微觀(guān)內部結構之間的關(guān)系，這種方法被稱(chēng)為結構流變學(xué)或微觀(guān)流變學(xué)燥撞。連續介質(zhì)力學(xué)的方法用于處理流體的流變學(xué)問(wèn)題水泉，在一定程度上可以簡(jiǎn)化了處理過(guò)程脖隶。 粉體流變學(xué)研究 一些學(xué)者嘗試將描述牛頓流體和非牛頓流體的傳統流變學(xué)理論擴展至粉體領(lǐng)域的研究。Barois-Cazenave和Marchal利用改進(jìn)的十字形轉子流變儀学岔，采用流變學(xué)的方法來(lái)研究處于不同狀態(tài)下粉體的流動(dòng)行為兰绣。該類(lèi)流變儀主要由承裝樣品的圓柱形容器和十字形的旋轉轉子構成泽中。這樣的幾何結構的優(yōu)勢是將壁面—粉體摩擦由粉體的之間的摩擦所代替门俏，避免了樣品內部滑移現象的產(chǎn)生。樣品容器底部由可以提供縱向運動(dòng)的振動(dòng)膜所代替。軸向振動(dòng)的作用，首先使顆粒之間有更好的空間重新分配，可以阻止空洞的形成并且改善實(shí)驗的重復性；另一方面，振動(dòng)創(chuàng )造了一個(gè)宏觀(guān)的布朗運動(dòng)。 粉體流變模型 松散的粉體受輕微外力就能流動(dòng)沪停，在壓制過(guò)程中不僅發(fā)生彈、塑性即刻變形，也有隨時(shí)間逐漸變化的黏性變形，表現出應變推遲、壓制蠕變音诫、應力松弛、彈性后效和粉末內耗等流變特性。而經(jīng)典塑性理論將粉體視為彈塑性體，僅考慮彈性變形和塑性屈服，忽略了其流變特性鲤熔。 近幾十年來(lái)，在粉末炭旅、巖石、土、礦物拐绩、高分子等松散材料的研究中，人們發(fā)現存在普遍的時(shí)間效應，于是涌現出流變學(xué)的理論。流變學(xué)方法是將松散介質(zhì)視為流變體，采用流變理論分析粉體壓制成形中的流動(dòng)和變形行為。流變模型能對粉體的應力松弛、應變推遲等流變行為及壓制工藝對密度的影響做出定性和定量解釋?zhuān)M(jìn)一步揭示粉體成形的物理本質(zhì)，具有明顯的理論優(yōu)越性。 流變模型的建立方法靈活稼平，有通過(guò)實(shí)驗數據經(jīng)驗地給出應力、應變和時(shí)間關(guān)系的經(jīng)驗法，采用統計力學(xué)模型的分子理論處理法，及嚴格的演繹處理法。其中履扰，通過(guò)非線(xiàn)性彈體、線(xiàn)性彈體、非線(xiàn)性黏體、線(xiàn)性黏體毕籽、賓漢體等基本組元的串并聯(lián)組合來(lái)建立粉體的非線(xiàn)性的流變模型，是較常用的方法。 陳振華等將非線(xiàn)性彈體半抱、非線(xiàn)性黏體組元并聯(lián)，考慮粉體弛豫和大應變特征，提出一種非線(xiàn)性黏彈模型辩佛。郭彪首次建立了粉末鍛造和燒結Fe-0.5C-2Cu合金的高溫流變本構模型并嵌入DEFORM軟件谨敏，實(shí)現了粉末鍛造模擬優(yōu)化。 流變學(xué)理論將與時(shí)間相關(guān)的黏性行為考慮在內來(lái)構建粉體的本構模型，同時(shí)體現了粉體的固體和流體特性陌众。基于彈黏塑性體假設恢苔，將材料的彈性、塑性和黏性融合而構建起來(lái)的黏彈塑本構模型能更全面、真實(shí)地反應粉體的力學(xué)性質(zhì)。但冷壓時(shí)粉體黏性不明顯法荧，采用流變學(xué)理論反而會(huì )使建模復雜化，故該理論更適合粉末溫壓、熱等靜壓泥晦、高速壓制等涉及高溫、動(dòng)壓的情況浅期。 雖然目前流變學(xué)模型種類(lèi)、設計思路靈活龄毡，但是考慮非線(xiàn)性流變因素的力學(xué)方程數學(xué)形式復雜，數值求解困難，且求解后定量預測能力有限或渤。因此致诬，適于粉體壓制過(guò)程的流變學(xué)模型和數值算法仍有待開(kāi)發(fā)和完善。
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