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流变学+第七章

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流变学参考书

流变学参考书

《高分子流变学》参考书序号书名作者出版社出版时间备注1聚合物流变学尼尔生（美）科学出版社1983O631.2/32聚合物流变学伦克（英）国防工业出版社1983O631.2/43聚合物加工流变学韩科学出版社1984T Q311/74高聚物流变学导论王玉忠等四川大学出版社199395/T Q316/25高分子材料流变学导论吴其晔等化学工业出版社199495/T B324/76高聚物流变学及其在加工中的应用金日光化学工业出版社198687/T Q320.66/327高分子结构流变学许元泽四川教育出版社1988O63/458聚合物加工流变学基础周彦豪西安交大出版社198892/T Q316/1 9流变学进展陈文芳学术期刊出版社1986O37-53/110塑料加工流变学林师沛成都科大出版社1989T Q320.66/6011A n i n t r o d u c t i o n t o p o l y m e rr h e o l o g y a n d p r o c e s s i n gN i c h o l a s P.C h e r e m i s i n o f fC R C P r e s s19932-94/T B324/C5212F l o w a n d r h e o l o g y i n p o l y m e rc o m p o s i t e s m a n u f a c t u r i n gS u r e s h G.A d v a n iE l s e v i e r19942-95/T Q31/F6413A n a l y t i c a l p o l y m e r r h e o l o g y:S t r u c t u r e-p r o c e s s i n g-p r o p e r t yC h a r l e s L.R o h n M u n i c h;H a n s e r19952-96/T Q311/S6914R h e o l o g y a n d p r o c e s s i n g o fl i q u i d c r y s t a l p o l y m e r sD.A c i e r n o e t c.C h a m p a n&H a l l19962-97/T Q311/R47115R h e o l o g y f o r p o l y m e r m e l tp r o c e s s i n gJ.M.P i a u e t c.E l s e c i e r19962-97/T Q311/R4716T h e r m o p l a s t i c m e l t r h e o l o g ya n d p r o c e s s i n gA.V.S h e r o y e t c.M a r c e l D e k k e r19962-97/T Q325/S5417R h e o l o g y:p r i n c i p l e s,m e a s u r e m e n t s a n da p p l i c a t i o n sC h r i s t o p h e r W.M a c o s k oV C H19942-95/O37/M1718D y n a m i c s o f p o l y m e r i c l i q u i d B i r d,R o b e r tB y r o nN e w Y o r k19872-90/T Q317.5/361/198719T h e S t r u c t u r e a n d R h e o l o g yo f C o m p l e x F l u i d sR o n a l d G.L a r s o n O x f o r d U n i v e r s i t y199920P o l y m e r a n d c o m p o s i t er h e o l o g y(s e c o n d e d i t i o n)R a k e s h K.G u p t a M a r c e lD e k k e r200021R h e o l o g y o f f i l l e d p o l y m e rs y s t e mA r o o n V.S h e n o y K l u w e rA c a d e m i cP u b l i c a t i o n199922E n g i n e e r i n g R h e o l o g y(s e c o n d e d i t i o n)R o g e r I.T a n n e r O x f o r dU n i v e r s i t y P r e s s200023R h e o l o g y i n p l a s t i c s q u a l i t yc o n t r o lJ o h n.M.D e a l y,P e t e r C.S a u c i e r M u n i c h:H a n s e r G a r d n e rP u b l i c a t i o n200024A p r a c t i c a l a p p r o a c h t or h e o l o g y a n d r h e o m e t r yG e b h a r d S c h r a m mG e b r u e d e r H a k k eG m b h199925P o l y m e r P r o c e s s i n gF o u n d a m e n t a lT i m O s s w a l d H a n s e r199826M e l t r h e o l o g y a n d i t s r o l e i np l a s t i c s p r o c e s s i n g:t h e o r y a n da p p l i c a t i o n sJ o h n.M.D e a r l y,K u r t F.W i s s b a r nN e w Y o r k:V a nn o s t r a n d R e u b h o l d199027U n d e r s t a n d i n g R h e o l o g y F a i t h A.M o r r i s o n O x f o r d U n i v e r s i t yP r e s s200128F o a m E x t r u s i o n:P r i n c i p l ea n d P r a c t i c eS-T.L e e2000。

流变学复习(名词解释)

流变学复习(名词解释)

流变学：研究材料流动及变形规律的科学。

熔融指数：在一定的温度和负荷下，聚合物熔体每10min通过规定的标准口模的质量，单位g/10min。

假塑性流体：指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体。

可回复形变：先对流变仪中的液体施以一定的外力，使其形变，然后在一定时间内维持该形变保持恒定，而后撤去外力，使形变自然恢复。

韦森堡效应&爬杆现象&包轴现象：当圆棒插入容器中的高分子液体中旋转时，没有因惯性作用而甩向容器壁附近，反而环绕在旋转棒附近，出现沿棒向上爬的“爬杆”现象。

第2光滑挤出区：剪切速率持续升高，当达到第二临界剪切速率后，流变曲线跌落，然后再继续发展，挤出物表面可能又变得光滑，这一区域称为第二光滑挤出区挤出胀大&弹性记忆效应：指高分子被强迫挤出口模时，挤出物尺寸要大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象。

冷冻皮层：熔体进入冷模后，贴近模壁的熔体很快凝固，速度锐减，形成冷冻皮层法向应力效应：聚合物材料在口模流动中，由于自身的黏弹特性，大分子链的剪切或拉伸取向导致其力学性能的各向异性，产生法向应力效应。

松弛时间：是指物体受力变形，外力解除后材料恢复正常状态所需的时间。

Deborah数：松弛时间与实验观察时间之比。

《1时做黏性流体，》1时做弹性固体。

残余应力：构件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用于影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响称为残余应力。

表观粘度：非牛顿型流体流动时剪切应力和剪切速率的比值。

表观剪切黏度：表观粘度定义流动曲线上某一点τ与γ的比值。

入口校正：对于粘弹性流体，当从料筒进入毛细管时，由于存在一个很大的入口压力损失，因此需要通过测压力差来计算压力梯度时所进行的校正。

驻点：两辊筒间物料的速度分布中，在x’*处,物料流速分布中,中心处的速度=0,称驻点。

《药剂学》教学大纲

《药剂学》教学大纲

《药剂学》教学大纲Pharmaceutics课程编码：27A20407 学分：5.5 课程类别：专业必修课计划学时：112 其中讲课：64 实验或实践：48适用专业：药学、制药工程推荐教材：崔福德，《药剂学（7版）》，人民卫生出版社，2011年参考书目：1.王东凯，《药剂学学习指导与习题集》，人民卫生出版社，2011。

2.平其能，《现代药剂学》，中国医药科技出版社，2001年。

3.周建平，《工业药剂学》，人民卫生出版社，2014年。

4.刘燕，Martin 物理药剂学与药学，人民卫生出版社，2012年。

课程的教学目的与任务药剂学课程是药学、制药工程专业的核心课程，在药学专业人才培养计划中占据重要地位。

本课程重点培养学生掌握现代药剂学的基础理论知识和基本技能。

通过对本课程学习，不仅使学生掌握剂型与制剂设计、制备及质量控制等方面的基本理论知识和技能，而且培养学生严谨求实的科学作风，掌握知识运用知识的能力及创新意识，为从事药剂学工作，合理安全用药，以及研究探索药物新剂型和新制剂，更好地为医药卫生事业服务夯实基础，培养学生成为合格的药学专业人才。

课程的基本要求1、掌握药剂学的基础理论与基本知识。

掌握各种剂型的定义、特点和质量要求，掌握主要剂型设计基本理论、制剂处方、制备工艺、质量评价。

2、掌握常用药物剂型及制剂的处方设计与制备技能，熟悉主要药物剂型及其制剂的质量评价方法。

3、结合剂型熟悉重要辅料的性能、特点、用途和常用量，以及对制剂质量的影响；4、熟悉制剂中药物释放规律和影响因素；熟悉制剂稳定性考察的基本方法和结果处理；5、了解新型给药系统的主要类型、特点和一般制备方法。

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）第一章绪论建议学时：2[教学目的与要求] 掌握药剂学常用术语及含义、药典和药品标准在药剂中的重要作用，GMP与GLP在生产研究中的意义。

熟悉药剂学分支学科和剂型的分类方法。

了解药剂学的重要性、任务及发展概况；剂型的重要性；处方的概念与种类。

流变学：剪切稀化

流变学：剪切稀化

得到 的斜 切应
如率力图 为 和的dRln得曲SR线到/daBln。点要a。，求将代出若入在干式某经(6个换-1S6算R)时就的的可新以粘点求度连出，成真在新实点的A剪曲处切线作速b曲，率线这R样的。就切以绘线原制，A点切了剪线真
是的lgSR-lgR曲线了
式(6-17) R

a
•零切速率粘度或
称零切粘度0
0

dS() / d

lim
ห้องสมุดไป่ตู้0
•微分粘度或称真
实粘度d
d dS / d
a S() /
•表观粘度a
非牛顿流体的粘度以及确定d、a 、0
假塑性流体的聚合物熔体和溶液，这三种粘度的关系是：
0>a >d
膨胀性流体的聚合物熔体和溶液，这三种粘度的关系是：
d>a >0
6.3 Weissenberg-Rabinowitch校正 （韦森堡－雷比诺维茨）
在圆管的层流中，对牛顿流体，有：
S(r) trz r(P) / 2l
(6-7)
S(r) / r(P) / 2l (6-8)
R4 (P)
(6-9)
8Ql
对非牛顿流体 ，式(6-7)仍成 立，但式(6-8)
②但聚合物熔体由大截面的流道进入小直径口模时，产生了弹性形变 ，在熔体被解除边界约束离开口模时，弹性变形获得恢复，引起离模 膨胀，即为弹性变形效应或称之为记忆效应。
③由于粘弹性流体的剪切变形，在垂直剪切方向上存在正应力作用， 引发离模膨胀，即称为正应力效应。
在聚合物加工过程中，还有一些其他的现象，都是 由于弹性效应（法向应力和回复力）所引起
第六章 非线性粘性（非牛顿流体）

《聚合物流变学》课程教学大纲(本科)

《聚合物流变学》课程教学大纲(本科)

聚合物流变学(Rheology for Polymer)课程编号：07410156学分：2学时：32 （讲课学时：32）先修课程：高等数学，大学物理，高分子物理适用专业：高分子材料与工程教材：高分子流变学基础，史铁钧、吴德峰著.北京：化学工业出版社，2011年4 月第一版一、课程的性质与任务：（-）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）本课程是面向高分子材料与工程高年级本科生的专业基础选修课，本课程的内容与高分子成型加工、高分子工程、高分子物理等方向密切相关，是高分子材料专业学生进一步开展这些方向的深入学习和研究的基础。

本课程旨在介绍聚合物熔体流变学原理及其在加工过程中的专业应用，通过研究热和力对聚合物流体流动和变形的影响。

使学生了解聚合物熔体的粘性流动、弹性效应及其流变测定法、守恒方程和本构方程、流体在简单几何形状流道中的流动，以及挤出、注塑、压延和吹塑等成型过程中的流动。

另外，对挤出机、双辐机和密炼机的混合特性进行研究，使学生进一步掌握各种高分子材料成型工艺。

本课程的主要目的是使学生掌握相关流变学的思想，理解相关理论，并能够利用流变学相关理论知识解决工程中遇到的实际问题。

（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。

应包括知识目标和能力目标。

）课程目标1:掌握聚合物材料的独特流变学特征，并理解相关机理；课程目标2：掌握聚合物结构与其流变学特征之间的关系；课程目标3：掌握流变学性能的相关测试及其原理；课程目标4：掌握影响聚合物流变学特征的各种因素，能够通过调控相关因素来控制流变行为。

二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一章绪论（一）课程内容（列出主要知识点、能力点）（1）流变学的历史和现状（2）流变学的研究对象和方法（3）高分子材料典型的流变行为（4）流变学在高分子材料加工中的应用（二）教学要求（将相关内容按照掌握、理解、了解等不同教学要求进行分类）通过学习使学生掌握聚合物流变学的基本概念、内容和意义，了解聚合物流变学的发展历史，懂得聚合物流变学的发展趋势和方向，了解聚合物流变学中的一些奇特现象以及理解产生这种特殊的行为的物理原因是什么。

药剂学第七章 流变学基础

药剂学第七章 流变学基础

二、落球粘度计法 落球粘度计的 原理是：在含有受 试液的垂直玻璃管 内（在一定温度下 ），使玻璃球或钢 球自由落下，由球 的落下速度和球的 质量即可求得受试 液的粘度（见右图 ）。
Hoeppler落球粘度计
测定方法是将试验液和圆球装入到玻璃管 内，外围的恒温槽内注入循环水保持一定 的温度，使球位于玻璃管上端，然后准确 地测定球经过上下两个标记线的时间，反 复测数次，利用下式计算得到牛顿液体的 粘度。
圆锥—平板粘度计
切变速度用每分钟圆锥旋转的转速来表示， 切变应力通过刻度读取，然后用切变应力与切变 速度作图，以下面的公式即可以计算得到试验液 的粘度。 T η= C
V
式中，C——常数；T——转矩；V——每分钟的 旋转数，即圆锥的旋转速度 如果试验液为塑性流动的流体，则其塑性粘 度用下式可以表示： T Tf U C V
D
S S0

(b)塑性流动
η——塑性粘度（plastic viscosity）；S0——屈伏值、致流值或降 伏值，单位为dyne· ㎝-2。

塑性流动的特点：不过原点；有屈伏值S0； 当切应力S< S0时，形成向上弯曲的曲线； 当切应力S> S0时，切变速度D和切应力呈 直线关系。 在制剂中表现为塑性流动的剂型有浓度较 高的乳剂和混悬剂。
（b）型：
2 2R1 L 2
K1 2R / 3 K2
3
（c）型： K1 R
K2
/2 h/ R
3
圆锥——平板粘度计法 Ferranti-Shirley粘度计为圆锥—平板粘度计的 一种类型。Ferranti-Shirley圆锥—平板粘度计的 装置如下图所示。测定方法为将试验液放在平板 的中央，然后把平板推至上面的圆锥下部，使试 验液在静止的平板和旋转的圆锥之间产生切变。

第七章 流变学基础


塑性流体、假塑性流体、胀性流体、假黏性流体中多数具
有触变性。
流变学在药剂学中的应用
流变学在药学研究中的重要意义在于可以应用流变学理 论对乳剂、混悬剂、半固体制剂等的剂型设计、处方组成 以及制备、质量控制等进行评价。
下的粘度。
根据公式得知牛顿液体的切变速度D与切变应力S 之间如下图所示，呈直线关系且直线经过原点。
(a)牛顿流动
二．非牛顿流动
实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律，如高分子溶液 、胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固-液的不均匀体 系的流动。把这种不遵循牛顿粘度定律的物质称为非牛顿 流体，这种物质的流动现象称为非牛顿流动。

非牛顿流体的剪切速度D和剪切应力S的变化规律，经 作图后可得四种曲线的类型：塑性流动、假塑性流动、胀 形流动、触变流动。


对于非牛顿流体可以用旋转粘度计进行测定。
（一）塑性流体 塑性流动的流动曲线：曲线不经过原点，在横轴 S 轴上 的某处有交点，得屈服值（yield value）或降伏值。 当切变应力增加至屈伏值时，液体开始流动，切变速度 D和切变应力S呈直线关系。液体的这种性质称为塑性流动 。引起液体流动的最低剪切应力为屈服值S0：

（二）假塑性液体
当作用在物体上的剪切应力大于某一值(S0) 时物体开始流动，表观黏度随着剪切应力 的增大而减小，这种流体称~ 特点：具有屈服值(S0) ，剪切应力超过S0 值时才开始流动。 剪切稀化 如MC、CMC等大多数高高分子溶液

（三）胀性流体
胀性流动曲线曲线经过原点，且随着切变应力的增大其粘 性也随之增大，表现为向上突起的曲线称为胀性流动曲线（ dilatant flow curve）。 胀性流体的流动公式： D= Sn /a n<1，为胀性流体； 当n接近1时，流动接近牛顿流动。

生物力学与流变学智慧树知到课后章节答案2023年下湖南大学

生物力学与流变学智慧树知到课后章节答案2023年下湖南大学湖南大学第一章测试1.人类是一种特殊的生物，比其他物种都高贵。

（）答案:错2.人类是自然界的主宰，所以可以随意灭绝物种。

（）答案:错3.生物力学与流变学是生命科学与力学进行交叉形成的前沿学科。

（）答案:对4.科学指导下的生物力学与流变学探索始于文艺复兴时期。

（）答案:对5.生物力学与流变学的课程学习不需要阅读最新的论文，只需要学习课本即可。

（）答案:错6.生物力学与流变学不包括_____。

（）答案:生物量子力学第二章测试1.参照系与坐标系可以随意选取和建立，不会改变生物力学问题解决的路径与方法。

（）答案:错2.骨的延伸率反映的是骨的塑性。

（）答案:对3.三大守恒定律的适用范围与牛顿三大定律一致。

（）答案:错4.舞蹈演员收拢身体后旋转速度快速提升的现象一般用能量守恒定律来解释。

（）答案:错5.在通常情况下，血液呈现非牛顿流体的特性。

（）答案:对6.通常用于进行骨组织力学性能评价的指标中与骨的塑性变形无关的物理量是_____。

（）答案:弹性模量第三章测试1.骨的多级结构是骨拥有优异综合力学性能的重要原因。

（）答案:对2.关节软骨是一种成分和结构均匀的组织，主要由水、胶原和蛋白多糖等组成。

（）答案:错3.骨质疏松一般分为原发性与继发性两种，只会发生在老年人群体中。

（）答案:错4.更格卢鼠的跳跃能力高主要是由于其特殊的趾长肌和腓肠肌具有优异的塑性应变能存储能力。

（）答案:错5.穿高跟鞋走路时，主要受力部位一直是脚掌和脚趾。

（）答案:错6.以下哪项关于肌腱力学性能的论述是错误的_____ （）答案:肌腱同时具有很强的拉伸和收缩功能第四章测试1.分离涡环现象是蚊子飞行产生升力的重要作用机制之一。

（）答案:错2.血管支架可以用来治疗动脉粥样硬化，但也可能导致不稳定血流的形成。

（）答案:对3.动脉粥样硬化会导致血流产生流动分离及涡旋区，改变血液流动的雷诺数。

《流变学基础》课件


应变：物体受到外 力作用时，形状或 尺寸发生的变化
应变速率：物体应 变的速度，通常用 单位时间内应变的 变化量来表示
应力、应变和应变速 率是流变学的基本概 念，它们之间的关系 是流变学研究的核心 内容
屈服点：材料在受 到外力作用下，开 始发生塑性变形时 的应力值
屈服应力：材料在 屈服点时的应力值
研究方向：多 学科交叉融合， 如生物流变学、 环境流变学等
技术挑战：提 高测量精度、 开发新型流变
仪等
应用领域：拓 展到更多工程 领域，如航空 航天、生物医
学等
理论创新：建 立更完善的流 变学理论体系， 解决复杂流变
问题
汇报人：
流变学中的本构方程是描述材料在应力作用下的变形和流动的基本方程。 本构方程可以分为线性本构方程和非线性本构方程。 线性本构方程是最简单的本构方程，它假设材料的变形和流动是线性的。 非线性本构方程则考虑了材料的非线性变形和流动特性。
PART FIVE
流变仪：用于测量流体的流变 特性
旋转流变仪：用于测量流体的 剪切应力和剪切速率
温度升高，流变特性增强 压力增大，流变特性减弱 温度和压力共同作用，影响流变特性 实验和测量技术：需要精确控制温度和压力，以获得准确的流变特性数据
流变特性：材料在应力作用下的变形和流动特性
微观结构：材料的内部结构，包括原子、分子、晶格等
机理：流变特性的物理和化学机制，如分子间的相互作用、晶格变形等
玻璃材料：具有透明、易加工、耐腐蚀等特点，广泛应用于建筑、光学等领域
流变学在陶瓷和玻璃材料中的应用：研究材料的变形、断裂、蠕变等行为，为材料的设 计和加工提供理论依据
流变学在陶瓷和玻璃材料中的应用实例：陶瓷材料的烧结工艺、玻璃材料的成型工艺等

流体力学课后答案第七章

数。 解：需要流速，柱体半径
∴ ∴ 18.等强度的两源流，位于距原点为的轴上，求流函数。并确定驻点位 置。如果此流速场和流函数为的流速场相叠加，绘出流线，并确定驻点
位置。 解：叠加前
∴驻点位置 叠加后 流速为零的条件： 解得： 即驻点坐标： 19.强度同为的源流和汇流位于轴，各距原点为。计算坐标原点的流 速。计算通过点的流线的流函数值，并求该点流速。 解： 的流函数： 20.为了在点产生10的速度，在坐标原点应加强度多大的偶极矩？过此 点的流函数值为何？ 解： 将代入得： 代入得： 21.强度为的源流和强度为的环流均位于坐标原点，求流函数和势函 数，求 的速度分量。 解：，， 代入得： 代入得：
（4） 代入（1） 不满足
（5）
代入（2） 满足
（6）
代入（2） 满足
（7） 代入（2） 满足
6．已知流场的速度分布为，，。求（3，1，2）点上流体质点的加速
度。
解：
将质点（3，1，2）代入ax、ay、az中分别得：
，，
7．已知平面流场的速度分布为，。求时，在（1，1）点上流体质点的
加速度。
解：
当时，
动 对有旋流动，旋转角速度： （b） （c） （d） （e） （g） （i） （k） 12.在上题流速场中，求出各有势流动的流函数和势函数。
解：势函数 流函数
（a） （e）e为有旋流无势函数只有流函数
其他各题略 13.流速场为，时，求半径为和的两流线间流量的表达式。 解： ∴ ∴ 14.流速场的流函数是。它是否是无旋流动？如果不是，计算它的旋转 角速度。证明任一点的流速只取决于它对原点的距离。绘流线。 解：
将（1，1）代入得
当t=0时，将（1，1）代入得：
8．设两平板之间的距离为2h，平板长宽皆为无限大，如图所示。试用
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2
= R，辊
筒表面线速度相同v 1= v 2= v。设辊距为2H0 ，R >>H0；
在两辊间隙中，取直角坐标系，坐标原点在辊距（两辊 最小间距）中心，x方向为物料主要流动方向，y方向为 两辊筒轴心连线方向，z方向垂直于纸面向外。
图7-1 对称的开炼机、压延机辊筒间隙中的坐标系
v x v y 0 连续性方程 x y
在最小辊距处
x 0
， G(0, ) 0 ，因此
C 0 v 9R 1 p (0, ) pmax H 0 32 H 0 2
可见在最小辊距处，物料内压力并非极 大值，仅为最大压力的一半。物料中最
大压力是在物料进入最小辊距之前的一
段距离上达到的。
7.1.4.2 参数λ的意义
参数λ可视为无量纲体积流量参数，对辊筒加工过程 来说是重要的参数。从定义式看出，λ与流量 Q、辊 距 H0 、辊速v 等工艺条件参数相关，实际上
2
）或（和）辊筒
7.1.2 运动方程与润滑近似假定
在对任何一种实际现象和过程进行数理分析之前，必须首先 抓住其本质，对其进行去粗取精、去伪存真的分析，排选出 最能反映现象和过程物理本质的变量和条件，删去那些次要 因素和表面现象，进行简化处理，才能提出正确的模型，得 到具有实际意义的结果。 马克思在《资本论》第一卷第一版序言中指出，分析经济形 式，既不能用显微镜，也不能用化学试剂，必须用抽象力来 代替二者。 面对一个复杂的事物，抓住要领是不容易的。认清事物的本 质比观察事物的表象要难得多。
进行变量替换，定义无量纲坐标x'
x x / 2 RH 0
则
h H 0 (1 x )
2
压力梯度公式的显式：1
3 0 p Q 2 RH 0 2 (v ) x 2h h 0 v 18 R 1 2 2 ) (x 2 3 H 0 H 0 (1 x )
vx 0 vx 0
y 处
得
1 p 2 vx (y y ) 20 x
进一步求得漏流的体积流量
Q漏流
2R R p 0 v x dy cos 6 0 cos x

3
将三部分体积流量相加，得到在螺杆匀化计量段 物料总体积流量
Q Q拖曳流 Q压力流 Q漏流 Wv * h Wh 3 p R 3 p z 2 12 0 z 6 0 cos x
螺槽内任一点的速度可沿螺纹方向和垂直于螺纹
方向分解
图7-12 机筒与螺杆的平面展开
图7-12 机筒与螺杆的平面展开图及坐标系的安排
7.2.1.1 对挤出成型过程作如下简化处理
1)设被加工物料为不可压缩的牛顿型流体；物料在 螺槽的流动为连续的、等温的稳定层流。 2)物料在挤出机内承受的压力梯度沿螺杆轴向为定 值。 3)物料沿机筒及螺槽表面无滑移；忽略重力与惯性 力的影响。
7.2.1.2 螺槽内物料的速度分布及体积流量
p z 为常数
对方程a
二次积分
并利用边界条件
y 0处 y h处
vz 0 v z v * v * cos 2RN cos z
得到槽内物料的速度分布为：
1 p v z y[ (h y)] h 20 z
引入一个参量λ ，定义为：
Q 1 2vH0
2
λ 的意义为，当无量纲坐标 x 即为两辊筒间物料内的压力取极值的位置。
辊筒间的压力分布
p 0 ， x
p ( x, )
0v
H0
9R [G ( x, ) C ] 32 H 0
x2 1 52 32 x2 G ( x, ) [ ] x (1 32 )arctgx (1 x2 ) 2
拖曳流又称正流，是熔体沿螺槽向着机头口模的前 进流动。 压力流，与正流方向相反，由于机头处的分流板和
口模等的阻流作用，产生的反压引起的逆流，是反
向的压力流动。
漏流 是由于物料在一定压力作用下，沿x 方向流过螺槽突棱顶部与机筒内壁的径向 间隙 造成的。
p x
为常数，求解方程b
y 0处
并利用边界条件：
* vz
可写成：
v z v z1 v z 2
v z1
vz2
y * vz h
1 p (hy y 2 ) 20 z
螺槽内物料的体积流量为
Wv * h Wh 3 p z Q W v z dy 0 2 12 0 z
h
Qtuoyeliu Q yaliliu
以 区。 在
点为分界点，可把辊筒间的流道分为两个
p 0 x
x
区域：
，压差作用向前，形成正压 ，即
力流。各层物料流速均大于等于辊筒表面线速度，速
x 度沿y 方向呈“超前速度分布”。特别在 0
最小辊距处，流速最大。 在中心线处（即坐标原点处），物料最大流速等于：
vx
x 0 , y 0
螺杆的压缩比从定义上说是指吃料段物料容积
与计量段物料容积之比，不过我们常用槽深比
表示，即吃料段最后一个螺槽深度与匀化计量
段第一个螺槽深度的比值。
螺杆挤出机要稳定工作，必须使口模的输送 能力与匀化计量段的输送能力相匹配，而且
要兼顾吃料段的吃料能力及压缩塑化段的塑
化、熔融情况。 29
7.2.1 物料在匀化计量段螺槽中的流动 设螺槽断面为矩形细纹，等深等宽；任一小段螺 槽内物料的流动近似视为两平行板间的流动。
7.1 混炼工艺与压延工艺 （辊筒上的成型加工过程）
7.1.1 引言
辊筒上加工过程可分为对称性过程和非对称性过程两种。 对称性过程：辊筒半径相等（ R1= R 2）和表面线速度相等 （v1= v 2）。 非对称性过程：辊筒半径不等（ R 1≠R 表面线速度不等（v 1≠v 2 ）。 先讨论对称性过程的流变分析
几何参数和流动液体的类型。K 值越大表示流通 阻力越小。
对处于稳定挤出状态的螺杆挤出机而言,通过螺杆
部分的流量一定要与通过机头口型区的流量相等，
物料在螺杆部分的压力降也要与在机头口型区的压
力降相等。即
Qk Q p k p
加工牛顿型流体时螺杆匀化计量段与机头口型的工 作特性曲线
第七章
高分子材料典型加工成型过程的流变分析
7.1 混炼工艺与压延工艺（辊筒上的成型加工过程） 7.2 挤出成型过程a
对成型加工过程进行流 变学分析有什么意义？
对实际问题进行简化
列出输运过程的基本方程、边界条件以及本构方程
通过对上述方程的联立求解，获得加工过程中被加 工物料内部的压力、流速、温度的分布情况
Qk Q 两组曲线的交点符合条件 pk p
应当为螺杆挤出机正常挤出的稳定工作点。可从下 列方程组求得：
p Q N ( ) 0 Q K pk k 0k
解方程组求出，这样的工作点满足：
Q
辊筒间压力与速度分布的讨论 7.1.4.1 压力极值点的位置 物料内压力沿流道长度方向的分布如图
x
极大值位置在最小辊距前 p 时 ， 0, G( , ) C
x
处， 此
极大值pmax等于：
p ( , ) pmax 2C 0 v 9R H0 32 H 0
Q/2v H0 的比值还与物料粘弹性有关。
同一辊距（ H0 ）下λ值不同所引起的辊筒间压力分 布曲线的变化。
图7-4 不同λ值时辊筒间压力分布的变化
设物料脱辊处（出料处）辊距为 2H，即压出料片 厚度为2H，流量Q= 2vH
H 1 H0
2
由此公式，只需测出料片厚度2H，即可求出λ值。 辊筒间物料压力的理论计算值与实测值的比较
运动方程
x方向 y方向 p yx 0 x y p xy 0 y x
润滑近似假定
运动方程变为
2vx p 0 0 2 x y
p 0 y
7.1.3 速度分布与压力分布公式 牛顿型流体流经两辊筒间隙流道内的速度 分布为：23
滑的物料，如纤维状、粉状和油脂类化合物，物
料滞留时间短，较好的混合和较大的传热面积， 使料温控制良好。
螺杆工作部分可分为三段
1）吃料段 物料为固体状态 2）压缩塑化段 物料由固态逐渐转变为粘流态 3）匀化计量段 从压缩段来的粘流状物料在此进一 步压紧、塑化、拌匀，并以一定的流量和压力从 机头口型流道均匀挤出。这一段中螺槽截面是均 匀的，研究理论即流变学理论。
3 2 v(1 ) 2
在 各层物料流速均小于等于辊筒表面线速度，速度沿y 方向呈“滞后速度分布”。
p x 区域（进料区）：x 0 ，形成反压力流。
驻点 x* :在该点流速分布中，中心线那一层物料（处） 流速等于零。 在 x x * 区域，流速分布呈现更复杂情形。各层物料 有的向前流，有的向后流，正负流速并存，从而形成 物料的旋转运动（涡流）61
图7-13 挤出机及机头中物料压力分布曲线
v x v z 连续性方程为： x z 0 v x 由于螺槽等深等宽，所以有：v z 0, 0 z x 运动方程为 ： 2vz p z方向 0 0 2
c
z
y
x方向
2vx p 0 0 2 x y
抽象法决不仅仅是化复杂为简单，前苏联科学院院士卢森贝 曾指出：“…在利用抽象法时，必须先解决关于抽象法界限 的基本问题：可以和必须抽去什么，不能抽去什么。一方面， 抽象法应该彻底进行到底；另一方面，抽象法不能够超越一 定的界限。”
对辊筒系统及其被加工的物料作简化假定如下： 1)为对称性过程，两辊筒半径相等 R 1= R 物料在筒壁无滑移运动。 2)物料为不可压缩的牛顿型流体，粘度和密度均为 常数。辊筒间隙中，物料流动为稳定的二维等温流动。 3) 物料的惯性力及重力忽略不计。