
【化】 fundamental rheological curve
基本流變曲線(Basic Rheological Curve)是流變學中描述材料在外力作用下變形與流動特性的核心圖示,通常以剪切應力(Shear Stress, τ) 與剪切速率(Shear Rate, γ̇) 的關系曲線呈現,或通過粘度(Viscosity, η) 隨剪切速率的變化曲線表達。其本質揭示了材料(如聚合物、膠體、食品等)的非牛頓流體特性,例如剪切稀化(Shear Thinning)或剪切增稠(Shear Thickening)。
剪切應力(τ)
單位面積上的切向力(單位:Pa),反映材料抵抗流動的能力。
公式:$tau = frac{F}{A}$($F$為剪切力,$A$為受力面積)。
剪切速率(γ̇)
速度梯度(單位:s⁻¹),表征流動形變速率。
公式:$dot{gamma} = frac{dv}{dy}$($v$為流速,$y$為垂直距離)。
粘度(η)
材料抵抗流動的内摩擦系數(單位:Pa·s)。
牛頓流體公式:$eta = frac{tau}{dot{gamma}}$;
非牛頓流體需用幂律模型等修正:$tau = K dot{gamma}^n$($K$為稠度系數,$n$為流動指數)。
曲線類型 | 特征 | 代表材料 |
---|---|---|
牛頓流體(Newtonian) | 粘度恒定,τ與γ̇呈線性關系 | 水、甘油 |
剪切稀化(Pseudoplastic) | 粘度隨γ̇增大而減小($n<1$) | 番茄醬、油漆 |
剪切增稠(Dilatant) | 粘度隨γ̇增大而增大($n>1$) | 玉米澱粉懸濁液 |
賓漢流體(Bingham) | 需屈服應力($tau_0$)才能流動 | 牙膏、瀝青 |
來源:中國流變學會《流變學基礎》。
基本流變曲線是描述材料在外力作用下流動與變形特性的核心圖形,通常以剪切應力(τ)為縱坐标、剪切速率(γ)為橫坐标繪制。以下是其關鍵解析:
流變曲線通過公式 $tau = eta cdot gamma$ 描述剪切應力與剪切速率的關系,其中 $eta$ 為黏度。根據曲線形狀,可判斷材料類型及其黏度變化特性。
通過拟合數學模型(如Maxwell模型),可量化材料特性(如彈性模量),應用于材料科學、食品工業等領域。例如,血液流變特性研究需分析其曲線變化。
更多完整信息可參考流變學相關教材或專業分析工具(如流變儀配套軟件)。
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