
【化】 fundamental rheological curve
基本流变曲线(Basic Rheological Curve)是流变学中描述材料在外力作用下变形与流动特性的核心图示,通常以剪切应力(Shear Stress, τ) 与剪切速率(Shear Rate, γ̇) 的关系曲线呈现,或通过粘度(Viscosity, η) 随剪切速率的变化曲线表达。其本质揭示了材料(如聚合物、胶体、食品等)的非牛顿流体特性,例如剪切稀化(Shear Thinning)或剪切增稠(Shear Thickening)。
剪切应力(τ)
单位面积上的切向力(单位:Pa),反映材料抵抗流动的能力。
公式:$tau = frac{F}{A}$($F$为剪切力,$A$为受力面积)。
剪切速率(γ̇)
速度梯度(单位:s⁻¹),表征流动形变速率。
公式:$dot{gamma} = frac{dv}{dy}$($v$为流速,$y$为垂直距离)。
粘度(η)
材料抵抗流动的内摩擦系数(单位:Pa·s)。
牛顿流体公式:$eta = frac{tau}{dot{gamma}}$;
非牛顿流体需用幂律模型等修正:$tau = K dot{gamma}^n$($K$为稠度系数,$n$为流动指数)。
曲线类型 | 特征 | 代表材料 |
---|---|---|
牛顿流体(Newtonian) | 粘度恒定,τ与γ̇呈线性关系 | 水、甘油 |
剪切稀化(Pseudoplastic) | 粘度随γ̇增大而减小($n<1$) | 番茄酱、油漆 |
剪切增稠(Dilatant) | 粘度随γ̇增大而增大($n>1$) | 玉米淀粉悬浊液 |
宾汉流体(Bingham) | 需屈服应力($tau_0$)才能流动 | 牙膏、沥青 |
来源:中国流变学会《流变学基础》。
基本流变曲线是描述材料在外力作用下流动与变形特性的核心图形,通常以剪切应力(τ)为纵坐标、剪切速率(γ)为横坐标绘制。以下是其关键解析:
流变曲线通过公式 $tau = eta cdot gamma$ 描述剪切应力与剪切速率的关系,其中 $eta$ 为黏度。根据曲线形状,可判断材料类型及其黏度变化特性。
通过拟合数学模型(如Maxwell模型),可量化材料特性(如弹性模量),应用于材料科学、食品工业等领域。例如,血液流变特性研究需分析其曲线变化。
更多完整信息可参考流变学相关教材或专业分析工具(如流变仪配套软件)。
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