Деформації і течії - раздел Химия, ПРЕДМЕТ І ЗАДАЧІ ФІЗИКО-ХІМІЧНОЇ МЕХАНІКИ Навколишній світ та дисперсні системи Реологія – Наука Про Деформації І Течії Різномані...
Реологія – наука про деформації і течії різноманітних реальних тіл.
Реологія – це наука про поведінку матеріалів (систем, тіл) з врахуванням взаємозв'язку часових режимів навантаження та механічних властивостей. Реологія органічно поєднує пружність і здатність механічних тіл до течії.
Деформація характеризує відносне переміщення точок системи внаслідок дії механічних факторів, температури і інших впливів.
Точкою системи називається такий матеріальний об’єм середовища, усі компоненти якого мають постійну швидкість. Стосовно обраної системи відліку відносне переміщення точок чи деформація – це функція координат цих точок, а також часу.
Щоб краще відчути особливості поведінки різних тіл можна уявити такий експеримент. Беруть три кульки з металу, пластиліну та води (краплю). Кидають їх з однієї висоти і спостерігають ефект: відскік металічної кульки, прилипання до столу пластилінової, розтікання води. У мить удару усі кульки деформувалися (змінили форму): сталева стиснулась та миттєво розправилася і тому відскочила – її деформація є пружною; пластилінова прилипла до столу та сплющилася, тобто деформувалася, її деформація необоротна, запас пружної енергії в ній малий, і її форма не відновилась. Така деформація є пластичною або залишковою. Кулька з води розтеклась, тобто виявила здатність до течії.
Чисто пружну поведінку матеріалів вивчають теорія пружності та опір матеріалів, пластичні деформації – теорія пластичності, а течію - гідродинаміка. Коли ж у одному тілі властивості сполучаються, то його поведінку під навантаженням у часі вивчає реологія.
Для розуміння особливостей виявлення тілом механічної поведінки доцільно спочатку зупинитись на ідеальних тілах (пружному та в'язкому) і також сформулювати поняття пружності та в'язкості.
Пружність - це здатність тіла: відновлювати свої форму та об'єм (тверді тіла) або тільки об'єм (рідкі тіла) після припинення дії зовнішніх сил, які викликали деформацію тіла. Тіла, які маютьцю властивість, називають пружними.
Характеристикою пружності є модуль пружності. Модуль пружності - це величина, яка дорівнює відношенню напруження до відносної пружної деформації, яку воно викликало, тобто це опір :матеріалу зворотній зміні його форми, віднесений до одиниці довжини. Модуль пружностіЕ визначається з діаграми навантаження як коефіцієнт пропорційності між напруженням σ та відносною деформацією ε.
Нормальне напруження звичайно викликає зміну об’єму, а дотичне – зміну форми.
Структуровані дисперсні системи підпорядковуються закону Гука. Для одномірної деформації (7.1):
(7.1)
(7.2)
де: Е – модуль Юнга; G = модуль зсуву; – відносна деформація.
Пружність схематично моделюється пружиною. Різні тіла мають різну жорсткість та модулі пружності: сталь – 2∙105 МПа, бетон – (1…2)∙104 МПа, асфальтобетон від 102 до 104 МПа залежно від температури.
У реології існує поняття «однорідний зсув» (коли усе тіло, що бере участь, є тіло однорідної деформації). Структурована система підпорядковується закону, Гука до визначення напруження, що називається межею пружності. Якщо напруження τ від вище межі пружності, то настає новий вид деформацій – пластичні деформації, що не відновлюються цілком після зняття напруження. Залежність напруження від пластичної деформації показано на рис. 7.1.
Рис.7.1. Залежність напруження t від пластичної деформації e
Відрізок ОА – відповідає початковому навантаженню до границі текучості τт; АВ – пластичній течії при τ = const; ВС – повному розвантаженню. Якщо збільшувати напруження і далі, то може наступити розрив суцільності тіла. Напруження, що відповідає розриву, називається границею міцності структури. Якщо вона близька до межі пружності, то тіло називається крихким. Якщо межа міцності сильно відрізняється від межі пружності, то в тілі виникають досить великі пластичні деформації. У цьому випадку межа міцності співпадає з границею текучості. Деформація в структурованих системах залежить від часу (рис. 7.2.).
Рис. 7.2. Залежність деформації ε від часу t
Якщо до тіла в момент часу t1 прикладене напруження τ, то в ньому зі швидкістю звуку, у даному тілі, установлюється початкова пружна деформація ε0 = А1В1. Після повного навантаження (τ = const) деформація досить повільно зростає по кривій В1С1. Нехай з моменту t2 тіло розвантажене, тобто τ = 0, тепер деформація знижується на величину ε0 = С1D1 зі швидкістю , яка дорівнює швидкості звуку, що відповідає в даному середовищі, а потім повільно зменшується по кривій D1Е1. Таким чином, після припинення дії сили поступово відновлюється деформація D1D2. Тіло повільно відновлює свою форму. Це явище називається пружним наслідком, чи уповільненою пружністю.
При переміщенні шарів рідини під впливом зсувних напружень між τ і швидкістю деформування за відомим законом Ньютона існує прямо пропорційна залежність. Коефіцієнт пропорційності в цій залежності називається в'язкістю і позначається η (7.3):
(7.3)
де: η – зсувна в'язкість; – градієнт швидкості деформації.
Рис. 7.3. Розподіл швидкості в ламінарному потоці
Таким чиномв'язкість - це властивість рідини чинити опір переміщенню її шарів одного відносно іншого на молекулярному рівні, тобто необоротній зміні форми. Мірою в'язкості є коефіцієнт в'язкості (або в'язкість) η, тобто коефіцієнт пропорційності між напруженням τ та швидкістю деформації (7.3).
Розмірність в’язкості Па∙с, оскільки розмірність τ - Па, а розмірність швидкості зсуву – с–1. Схематично та по суті в'язкі властивості моделюють поршнем, розташованим у циліндрі з маслом або кулькою у рідині. В'язкість води 10–3 Па∙с, веретенного масла 50 Па∙с, бітуму від 1 до 1∙107 Па∙с залежно від температури.
У природі, техніці і особливо у будівництві зустрічається мало тіл, матеріалів, які можна віднести до істинно пружних або істинно в'язких. Звичайно, реальні тіла мають ці дві властивості. Більш того, в залежності від зовнішніх умов, вони можуть виявляти у більшій або у меншій мірі здатність до течії чи до пружності.
Наприклад, бітум при високій температурі веде себе як істинно в'язке тіло, а при низьких температурах виявляє помітну пружність. Цемент після замішування з водою на першій стадії являє собою колоїдну систему з зерен цементу, що набрякли у воді (практично структуровану рідину), потім, в міру коагуляції (зчеплення) він стає гелем зі змішаними в'язко-пружними властивостями. а потім після завершення гідратації мінералів цементу, це вже типове тверде тіло (цементний камінь), яке має яскраво виражені пружні властивості. Таким чином, реальні тіла - це в'язко-пружні тіла, що є об'єктом вивчення реології.
Крім того, деякі структуровані рідини не можуть текти під навантаженням, поки напруження, що у них виникають, не перевищать деяку границю, яку називають границею пластичності, після чого починається течія.
ПРЕДМЕТ І ЗАДАЧІ ФІЗИКО ХІМІЧНОЇ МЕХАНІКИ... Навколишній світ та дисперсні системи... Фізико хімічна механіка як наукова дисципліна її задачі...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Деформації і течії
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Навколишній світ та дисперсні системи
Навколишній світ існує багато в чому завдяки існуванню тіл, що створені сполученням, злипанням, зростанням найтонших часток (їх коагуляції) або, навпаки, здатності цих часток знаходитись у завислом
Особливості властивостей колоїдних систем
1.4.1. Всі колоїдні системи здатні розсіювати світло (опалесціювати). Якщо через колоїдну систему пропустити пучок проміння, що сходиться, поставивши між джерелом світла
Короткий історичний огляд
Перша робота, яка згодом послужила народженню фізико-хімічної механіки, відноситься до 1928 р. і пов'язана з адсорбційним пониженням міцності твердих тіл. П.О. Ребіндер встановив, що розколювання н
Поверхнева енергія і її природа
Поверхневі шари на межах тіл поводяться абсолютно інакше, ніж в об'ємі кожного граничного тіла.
Змочування і набухання
Явище змочування спостерігається на межі розділу трьох фаз, одна з яких звичайно є твердим тілом (3), інша рідиною, наприклад водою (1) і третя газом (2) (рис. 2.3). При неповному змочуванні рідка
Спонтанні процеси на межі розділу фаз
З термодинаміки відомо – система знаходиться в стійкій рівновазі, якщо її вільна енергія мінімальна в даних умовах:
F = Fmin (2.21)
Якщо над
Теорія мономолекулярної адсорбції Ленгмюра
Розглянуто на прикладі газ – тверде тіло – Г/Т.
Передбачається: тверда поверхня однорідна, тобто активні центри поверхні мають залишкові валентності і здатні зв'язати кожний по одній молек
Полімолекулярна адсорбція
Поряд з ізотермою адсорбції, що наведено на рис. 3.3, часто на практиці зустрічаються ізотерми без прямолінійної ділянки, що паралельна осі абсцис і відповідає насиченню поверхні адсорбенту молекул
Рівняння Гіббса. Двомірний тиск
Величина адсорбції Г (моль∙см-2) визначається як надлишок маси даного (адсорбованого) компонента, що припадає на одиницю площі поверхневого шару:
Правило Дюкло-Траубе
Адсорбція та орієнтація молекул поверхнево-активних речовин на поверхні розділу фаз – це самовільні процеси, що приводять до мінімуму вільної енергії системи. Знаходячись
Правило зрівнювання полярності П.О. Ребіндера.
Відповідно до цього правила речовина С може бути сорбованою на поверхні розподілу фаз А і В, якщо вона в результаті своєї присутності в поверхневому шарі буде вирівнювати різницю полярності цих фаз
Склад і фізико-хімічна природа ПАР
Речовини, що при розчиненні навіть у дуже малих концентраціях здатні різко знижувати поверхневий натяг розчинника, називають поверхнево-активними речовинами (ПАР), а їх властивість знижувати поверх
А. Мила карбонових кислот
1. Карбоксильна група пов’язана безпосередньо з гідрофобним радикалом. Надалі розподілення залежить від характеру гідрофобного радикала (наприклад, мила жирних кислот, каніфольні мила і ін.).
Катіоноактивні ПАР
Катіоноактивні ПАР підрозділяються на наступні основні групи: аміни різного ступеня заміщення і четвертичні амонієві основи, азотвмісні основи (гуанідини, гідрадини, гетероциклічні сполуки і т. ін.
Класифікація ПАР за механізмом дії
За механізмом дії ПАР поділяються на чотири основні групи:
4.5.1. До першої групи відносяться речовини, поверхнево-активні на границі рідина – газ, і насамперед
Класифікація ПАР за механізмом дії
За механізмом дії ПАР поділяються на чотири основні групи:
4.5.1. До першої групи відносяться речовини, поверхнево-активні на границі рідина – газ, і насамперед
Використання ПАР в техніці
На даний час ПАР широко використовують у багатьох галузях господарства. Наприклад, у текстильній і паперовій промисловості, у виробництві косметики, фармацевтичних, бактерицидних, фунгіцидних і зас
Будова колоїдних міцел
Частки дисперсної фази ліозолів несуть на своїй поверхні заряд, що обумовлений наявністю на їх поверхні подвійного електричного шару, який представляє собою тонкий поверхневий шар із просторово роз
Стійкість і коагуляція дисперсних систем
Існує два поняття – агрегативна і кінетична нестійкість дисперсних систем. Агрегативна нестійкість виявляється в самовільному утворенні агрегатів з часток дисперсної фази системи з наступним їхнім
Молекулярно-адсорбційна стабілізація дисперсних систем
У неполярному дисперсійному середовищі частки дисперсної фази позбавлені електричного заряду. Електричний фактор стабілізації відсутній. Між дисперсними частками діють тільки сили взаємного притяга
Поняття про структурно-механічні властивості
Найважливіші властивості фізичних тіл, насамперед твердих тіл, їх механічні властивості: в'язкість, пружність, пластичність, міцність. Вони визначають здатність тіл чинити опір руйнуванню під дією
Загальні відомості про структуроутворення в дисперсних системах
Згідно з уявленнями П.О. Ребіндера, структури в колоїдних і мікрогетерогенних системах можна розділити на коагуляційні (тиксотропно-оборотні) і конденсаційно-кристалізаційні (необоротно руйнуються)
Методи реологічного моделювання
Для характеристики тіл з комплексними властивостями використовують класичний для реології спосіб механічного моделювання. Структурними елементами реологічних моделей є пружина, поршень (або куля) т
Методи реологічного моделювання
Для характеристики тіл з комплексними властивостями використовують класичний для реології спосіб механічного моделювання. Структурними елементами реологічних моделей є пружина, поршень (або куля) т
Методика побудови реологічних кривих
В'язкість можна вимірити при постійному крутильному моменті (постійне навантаження), прикладеному до однієї з поверхонь, чи при постійній швидкості обертання однієї з поверхонь
Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр
Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр
Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр
Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр
Формування структури цементного каменю
За сучасними поглядами, у початковий період (перша стадія гідратації) при змішуванні цементу з водою в процесі гідролізу трикальцієвого силікату виділяється гідроксид
Фізичні основи ущільнення і формозміни бетонних сумішей
Свіжоприготовлена бетонна суміш має пухку нестабільну структуру з високою пористістю (П0 до 15%) і значним об'ємом залученого повітря (особливо при низькому водоутриманні суміші). Необхі
Основні параметри вібраційного ущільнення бетонної суміші
Ущільнення суміші як пружньов’язкопластичного тіла може відбутися, якщо енергетичні параметри зовнішніх впливів достатні для подолання граничного опору зсуву бетонної суміші. При відповідності пара
Вібродиспергування та виброперемішування суміші
Вібродиспергування. Робота, що необхідна для руйнування твердого тіла, не залежить від того, яка машина буде використана для подрібнення. Роботу руйнування можна підраховувати
Шляхи інтенсифікації ущільнення сумішей
9.4.1. Принциповий зміст процесу перемішування сумішей
Технологія виробництва асфальтових та дьогтевих бетонних сумішей і бетонів складається з двох осно
Шляхи інтенсифікації ущільнення сумішей
9.4.1. Принциповий зміст процесу перемішування сумішей
Технологія виробництва асфальтових та дьогтевих бетонних сумішей і бетонів складається з двох осно
Бітумополімерні в’яжучі і асфальтобетони на їх основі
Органічні в'яжучі речовини являють собою групу природних чи штучних термопластичних твердих, в’язкопластичних чи рідких речовин, що складаються із суміші органічних, від
Бітумополімерні в’яжучі і асфальтобетони на їх основі
Органічні в'яжучі речовини являють собою групу природних чи штучних термопластичних твердих, в’язкопластичних чи рідких речовин, що складаються із суміші органічних, від
Склад, структура і властивості нафтових дорожніх бітумів
Під терміном «бітум» розуміють суміш рідких, напівтвердих чи твердих сполук вуглецю і водню, що містять у невеликій кількості кисень-, сірку- й азотовмісні речовини і метали, а також значну кількіс
Галузь застосування.
10.3.1. Визначення. Склад. Класифікація.
– Дорожні бітумні емульсії являють собою дисперсні системи з двох не розчинних одна в одній рідин. Перша
Бітумні емульсії – мікрогеторогенні дисперсні системи
Дослідники розглядають емульсію як дисперсну мікрогетерогенну стабілізовану систему рідина – рідина. У емульсії виділяють дві фази: дисперговану (переривну) і диспергуючу (або непереривну). На пове
Технологія виробництва
Процес утворення емульсії складається з розподілення однієї рідини в іншій і утворення стійких крапель при наявності ПАР у системі, яка знижує поверхневий натяг середовища. Рідина з низьким поверхн
Приготування аніонної і катіонної емульсій.
Температуру бітуму і розчину емульгатору визначають таким чином, щоб сума цих двох температур не перевищувала 2000С. В противному випадку може відбутися закипання суміші бітуму і розчину
Фізико-механічні властивості та технологічні вимоги.
Згідно з вимогами ДСТУ БВ.2.7-2005 “Емульсії бітумні дорожні” вони повинні відповідати наступним вимогам (табл. 10.8).
Емульсії повинні бути стійкими при транспортуванні, тобто не повинно
Галузі застосування.
Таблиця 10.9
Клас емульсії
Вид роботи
ЕА - Ш
ЕАМ – Ш
Доглядання за свіжоукладеним цементобетоном і цементогрун
Водостійкість асфальтополімербетонів
Використання бітумів, що модифіковані полімерами (БМП) у промислово розвинених країнах набирає усе більш широкі масштаби. Близько 10 % всіх застосовуваних у дорожньому будівництві бітумів модифікую
Дьогтебетон
Дьогтебетон – це штучний будівельний матеріал, одержуваний ущільненням перемішаної до однорідного стану при оптимальній температурі суміші дьогтю, щебеню, піску і мінерального поро
Асфальтобетон
Відповідно до ДСТУ Б В. 2. 7 – “Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний” асфальтобетонні суміші підрозділяються на щебеневі, гравійні і піщані.
За температурою уклад
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА ДО ВИВЧЕННЯ ТЕОРЕТИЧНОГО МАТЕРІАЛУ
1. Баженов Ю.М. Технология бетона. – М.: Высш. шк., 1987.– 415 с.
2. Берлин А.А., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров. М.: Химия, 1969. – 319 с.
3. Братчун В.И., Золотарёв В.А. Мо
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
(7.1)
(7.2)
– відносна деформація.
, яка дорівнює швидкості звуку, що відповідає в даному середовищі, а потім повільно зменшується по кривій D1Е1. Таким чином, після припинення дії сили поступово відновлюється деформація D1D2. Тіло повільно відновлює свою форму. Це явище називається пружним наслідком, чи уповільненою пружністю.
(7.3)
– градієнт швидкості деформації.
в ламінарному потоці
(7.3).
Новости и инфо для студентов