Файл: Куликов, С. Я. Сопротивление материалов учеб. пособие.pdf

где: М - крутящий момент, необходимый для поддержа­

В этой форцуле величина, стоящая в числителе, пр ставляет собой касательное напряжение на стенке виск зометра, а знаменатель есть градиент скорости сдвига.

При оценке вязкостного сопротивления систем на р тационном вискозометре с соосными цилиндрами средний градиент скорости рассчитывают по формуле:

602

ет отроить кривую вязкостного сопротивления структур­ ных систем как функцию истинного градиента скорости на стенке вискозометра. Истинный градиент рассчитыва­ ют, используя значения среднего градиента скорости сдвига, по следующим формулам:

В случае капиллярноговискозоыетра:

(16.15) В случав ротационного вискозометра:

где

Интегрируя уравнения (16.15) и (17.15) можно по­ лучить характерную картину распредс :ения скоростей те­ чения структурированных тел в трубах и капиллярах, а также в ротационных вискозометрах, и по ним рассчитать истинные величины внутреннего трения. Описанный метод применен Г.В.Виноградовым с сотрудниками / 10 / для взаимного пересчета результатов измерений, выполненных на капиллярном и ротационном вискозометрах.

Из приборов ротационного типа для исследования вязкостных свойств материалов широко применяют пластовискозометр ПВР-I. При заданной скорости вращения сер­ дечника испытательного узла материал разрушается до равновесного состояния, характеризуемого постоянным значением вязкости.

603

Эффективную вязкость находят делением Т (за вы­ четом попрезки на сопротивление узла без испытуемого материала) на *х? .

Высокая степень воспроизводимости вискозиметричеоких измерений в приборах такого типа обусловлена в значительной мере большой однородностью напряжений в зоне деформации.

Вязкость измеряют также при помощи автоматического капиллярного вискозиметра переменного расхода АКВ-2 изображенного на рис. (7.15).

Для определения вязкости с использованием формулы

aft

где К,- постоянная прибора

504

~3t~ JTR* 7TR. "*V (19.15)

где секундный расход -Q=JTRf-^O-^oC

Rj- радиус штока

CO- скорость вращения барабана

оС - угол наклона касательной в различных точках кривой

Kz - постоянная прибора

Скорость деформации может также быть найдена о п

мощью прилагаемой к прибору монограммы. Вязкость £ на

и

ходят из отношения ~&к£ выражают в виде вавиои-

мости в координатах £ _ Показатели, характеризующие вязкостные свойства

структурированных тел, имеют большое практическое значе­ ние. Имеются работы / 9 , 23 /, в которых показано, что скорость течения структурирова

ных тел по трубам разного диаметра прямого или фасон профиля можно рассчитать, исходя из их эффективной вя кости, определенной при помощи капиллярного вискозиметр Вязкость систем определяет также расход энергии на перемещение в механизме движущихся деталей, и на перем щение самой структурированной системы. При этом большое

605

значение играет зависимость вязкостного сопротивления от температуры и скорости сдвига.

в) Упругие свойства

Часто работа тел сопряжена с действием в их об небольших напряжен/?!, не превышающих предела упругости При этом поведение тел зависит от упругих свойств риала.

Об этих свойствах судят по модулю упругости при сдвиге (модуль сдвига).

Модуль упругости при сдвиге ( Q. ) служит показ телем деформируемости материалов в условиях чистого с га в пределах действия закона Гука и характеризует кость (упругость) материала, а также его релаксационны свойства.

Разупрочнение материалов под влиянием механическо­ го воздействия и температуры приводит к понижению мод сдвига.

Модуль упругости при сдвиге и его взаимосвязь с другими реологическими параметрами у пшеничного теста влажностью 43-51/» детально исследовали Б.А.Николаев и Л.С. Беганская / 49 / на приборе, основанном на принци­ пе измерения сдвига твердо-жидких тел на наклонной п кости, предложенным Д.М.Толстым / 74 /. Они определили, что на величину модуля сдвига и вязкости теста вли пература: с увеличением температуры с 20°С до 40°С мо дуль сдвига и вязкость резко падают, а при дальнейш повышении температуры их значения увеличиваются, что, очевидно, связано с начинающимися процессами денатураци белков и клейстеризацией крахмала. Эти авторы также казали, что на величину модуля сдвига влияет механич

606

обработка теста. В тестэ из муки первого сорта с у личением интенсивности обработки величины модуля сдвига сначала снижаются, а затем вновь возрастает, Расстойка такого теста указывает на возможность торшшения проц са расжиЕОния за очет восстановления структуры. В тес из низкосортной муки механическая обработка снижает в личину модуля сдвига.

г) Релаксационные характеристики реальных тзл

Различие в поведении реальных тел при деформиров нии, определяются их строением к условиями деформи­ рования, что влияет на.величину релаксации напряжений.

Явление процесса релаксации напряжений состоит в LM, что вследствие непрерывного теплового движения мол кул упругая анергия переходит в тепло и рассеивается результате чего, молекулы тела занимают то новое пол ние, в котором они оказались при деформации тела, а с тело оказывается в ненапряженном состоянии.

Походя из представлений молекулярной физики,Макс­ велл / 88 / высказал предположение об отсутствии принц пиальных различий в механических свойствах твердых тел жидкостей. Он полагал, что как в тех, так и в друг (еоли их дефоркпровать до некоторой постоянной величин и заданную деформацию сохранить) возникшее напряжение п степенно рассасывается т.е. релаксирует.

Гипотеза Максвелла сводится к предположению, что скорость деформации любого тела выражается суммарной с ростью упругой и плаотической деформации:

(20.15)

или в другой виде

р dc*- d<3" £j р

(21.15)

Отношение вязкости тела к его модулю упругости при определению: условиях (температура, влагдость, скорость сдвига л т.д.).

„С. ~ величина постоянная, имеющая размерность ^ 1 времени:

Эта величина носит название периода релаксации. Физиче кий смысл периода релаксации становится понятным, если проинтегри овать уравнение ( 20.15 ) при условии посто­

янства деформации ( £~ const ) .

где & - напряжение в системе по истечении времени

6 £ - заданное (начальное) напряжение.

Как видно из уравнения (23.15) релаксация напряже­

ного значения. Если период релаксации бесконечно мал сравнению со временем действия нагрузки, т.е. возникшие напряжения за время действия нагрузки успевают отрелак ровать до нуля, тело ведет себя как идеально жидкое.Е же период релаксации очень велик, то тело ведет себя

608