Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 1, в представлена модель жёсткопластич. тела Сен-Веиаиа, изображаемая в виде узла сухого трения. Элементы этого узла (иа рис.— вертикальные чёрточни) смещаются одни относительно другого, передавая пост, силу 0, независимую от скорости. Если приложенное напряжение о < О, смещения иет. Т. о., для тела Сеи-Венана деформации е и скорости деформаций е равны нулю, пока напряжения б меньше предела текучести в (о < В). При а = 0 начинается деформирование, е и ё прн этом становятся отличными от нуля. Т. о., элемент сухого треиия (рис. 1, в) моделирует предел текучести.
Приведённые элементарные модели обычно рассматриваются в Р. как составные части более сложных механич. моделей, отображающих реологич. поведение материала. Для того чтобы построить такие модели, эти элементы соединяют параллельно или последовательно. Так, двухэлементная модель Фойгта (рис. 2) качественно описывает явление упругого пос-
Течеиие вязко пластич. тела описывается ур-ниямп е = 0, ё = О, если а < 0, и е = (Cr — 0)/tj, если а > 0.
d Zl
і
Рис. 4. Модель Кельвина: последовательное соединение элементов Гука н Фойгта.
Рнс. 5. Модель Бингама: параллельное соединение жидкостного элемента (поршень в цилиндре) и тела Сен-Ве-нана.
Рис. 2. Механическая модель Фойгта, состоящая из параллельно соединённых пружины E и поршня В цилиндре Tl, заполненном вязкой жидкостью.
ледействия, при к-ром деформация разв-ивается с запаздыванием по отношению к приложенному напряжению. Модель Максвелла (рис. 3) удобна для качественного описания процессов релаксации напряжений. Обе эти модели линейны в том смысле, что для инх удовлетворяется принцип суперпозиции, HO они ие обладают достаточной общностью, чтобы определить влияние предыстории состоянии на поведение тела, т. е. не описывают явление памяти.
Для более точного описания наследств, свойств линейных материалов применяют более сложные модели. Вязко-упругое тело — твёрдое тело,
Рис. 3. Модель Максвелла с последовательным соединением пружины и поршня в цилиндре. с
проивляющее запаздывающую упругость, можно описывать моделью Кельвина (рис. 4); при деформировании такого тела часть анергии необратимо рассеивается в виде теплоты. Вязкопластичиое тело, к-рое не деформируется при напряжениях, меньших нек-рого крнтнч. значення, а при больших — течёт как вязкая жидкость, описывается моделью Бингама (рнс. 5), представляющей собой параллельное соединение элементов Ньютона и Сен-Венаиа.
С проблемами Р. приходится встречаться при разработке технологии разиЪобразиых производств, процессов, при проектных работах и конструкторских расчётах, относящихся к разл. материалам (особенно при высоких темп-рах): полимерам, композиционным материалам, бетонам, силикатам, пищевым продуктам и др. Методы Р. стали применяться для целей оперативного управления технологвч. процессами. При этом осуществляется непрерывное илн периоднч. измерение одного или иеск. реологич. свойств сырья и (или) продукта по заданной программе, иногда с применением ЭВМ; с использованием обратной свизи проводятся корректирование в заданных пределах параметров сырья, процесса нли дознройанне поступающих ингредиентов.
Определяющие соотношения гидродинамики имеют ограниченное применение в Р., поскольку реальные среды обладают аномалией вяаиости (напр., вязкость зависит от давления и темп-ры среды, скорости её течения). Проявляется также зависимость напряжённо-деформированного^ состояния среды в данный момент времени от всей предыстории напряжений (илн деформаций). Предметом изучения Р. выступают такие явлення, приводящие к аномалии вязкости, как т и к с о-T р о п и я — способность нек-рых дисперсных систем (напр., коагуляц. структур) обратимо разжижаться при достаточно интенсивных механич. воздействиях (перемешивании, встряхиваини) и отвердевать (терять текучесть) прн пребывании в покое; реопексия — ускорение нарастания прочности и структурирования дисперсных систем при приложении небольших напряжений и деформироваини с небольшой скоростью; дилатаисия (у концентрированных дисперсных систем типа паст) — возрастание эффективного коэф. вязкости гізф = т/в (где т — касат. напряжение, е — скорость деформации сдвига) с увеличением скорости деформирования, сопровождающееся нек-рым увеличением объёма, занимаемого системой (твёрдые частицы прн деформировании образуют более рыхлый каркас, и имеющейся жидкой среды оказывается недостаточно, для того чтобы обеспечить системе подвижность).
Экспериментальная Р. (реометри я) определяет разл. реологич. свойства веществ с помощью спец. приборов н испытат. машци. Микрорео-л о г н я исследует деформации и течение в микрообъёмах, иапр. в объёмах, соизмеримых с размерами частиц дисперсной фазы в дисперсных системах илн с размерами атомов и молекул. Биореологня изучает течение разнообразных б иол. жидкостей (напр., крови, синовиальной и плевральной жидкостей), деформации разл. тканей (мышц, костей, кровеносных сосудов)
383
РЕОЛОГИЯ
РЕПЛИКА
384
у человека и животных. Изучение взаимодействия реологич. течений с электрич. и магн. полями, к-рые могут воздействовать на потоки как активно, так и путём их влияния на реологич. характеристики вещества, составляет предмет электрореологии и маг-H И T о р е о л о г и я.
