流变学简介.

冻土流变学1. 简介冻土流变学是研究冻土在应力作用下的变形和流动特性的学科。

冻土是指在低温环境下，土壤或岩石中的水分凝结成冰的现象。

冻土广泛存在于寒冷地区，如北极、南极、高山地区等，对于工程建设和环境保护具有重要的影响。

冻土流变学主要关注以下几个方面的内容：•冻土的物理性质：包括冻土的温度、含水量、孔隙度等基本特性，对冻土流变性的研究提供基础数据。

•冻土的应力变形特性：研究冻土在外界应力作用下的变形规律，如冻土的压缩、蠕变、剪切等性质。

•冻土的流动行为：研究冻土在应力作用下的流动特性，如冻土的粘滞流动、塑性流动等行为。

•冻土的破坏机理：研究冻土在应力超过其强度极限时的破坏机制，如冻土的断裂、剪切破坏等。

2. 冻土的物理性质冻土的物理性质对于冻土流变学的研究具有重要的意义。

冻土的物理性质主要包括以下几个方面：•温度：冻土的温度是冻土流变性的重要影响因素。

随着温度的降低，冻土中的水分逐渐凝结成冰，冻土的强度和刚性增加。

•含水量：冻土中的水分含量对冻土的流变性产生显著影响。

含水量越高，冻土的流变性越显著。

•孔隙度：冻土中的孔隙度对冻土的流变性有重要影响。

孔隙度越大，冻土的流变性越明显。

3. 冻土的应力变形特性冻土在外界应力作用下会发生变形，其应力变形特性是冻土流变学的核心内容之一。

冻土的应力变形特性主要包括以下几个方面：•压缩性：冻土在受到垂直应力时会发生压缩变形。

冻土的压缩性取决于其孔隙度、含水量等因素。

•蠕变性：冻土在长时间作用下会发生蠕变变形。

蠕变是冻土流变性的一种重要表现形式。

•剪切性：冻土在受到剪切应力时会发生剪切变形。

冻土的剪切性与其物理性质密切相关。

4. 冻土的流动行为冻土在应力作用下会发生流动，其流动行为是冻土流变学的重要内容之一。

冻土的流动行为主要包括以下几个方面：•粘滞流动：冻土在受到外界应力时会表现出粘滞性，即冻土的流动速度与应力大小成正比。

•塑性流动：冻土在受到外界应力时会表现出塑性性，即冻土会发生塑性变形，形成塑性流动。

流变学简介流变学是一门介于力学、化学、物理与工程科学之间的新兴交叉学科,是物理学的一个分支，它主要研究材料在外界作用(应力、应变、温度、电场、磁场、辐射等)下的变形和流动的科学。

这里所说的材料既包括流体形态，也包括固体形态的物质。

在常温常压下，物质可分为固体、液体和气体三种状态；特殊情况下，还有等离子态和超固态。

气体和液体又合称为流体。

从力学分析的角度，通常认为流体与固体的主要差别，在于它们对于外力的抵抗能力不同。

固体有能力抵抗一定大小的拉力、压力和剪切力。

当外力作用在固体上时，固体将产生一定程度的相应变形。

固体静止时，可以有法向应力和切向应力。

而流体在静止时，则不能承受切向应力，微小的剪切刀将使流体产生连续不断的变形。

只有当剪切力停止作用时，流体的变形方会停止。

流体这种在外力作用下连续不断变形的宏观性质，通常称为流动性。

虎克弹性固体力学一般认为，英国物理学家虎克于1678年首先提出了，在小变形情况下，固体的变形与所受的外力成正比。

这一弹性体变形与应力关系的基本规律，后来称为虎克定律。

牛顿流体力学英国科学家牛顿在1687年最先提出了流体的应力和应变率成正比，后来将此称为牛顿黏性定律，并将符合这一规律的流体称为牛顿流体，其中包括最常见的流体—水和空气，而将不符合这一规律的流体称为非牛顿流体。

上述两定律是在17世纪发表的，但直到19世纪末才由柯西、纳维、斯托克斯等人推广到三维变形和流动，并为科学界广泛接受。

从那以后，虎克弹性固体力学和牛顿流体力学随着它在许多工程分支学科中的应用，而得到巨大的发展。

但是流变学通常并不包括对上述两种情况的研究，流变学要研究更加复杂的材料。

流变学的诞生1928年雷纳应邀从巴勒斯坦到美国访问，与印地安纳州Lafayette学院的宾汉（Bing ham E C 1878～1945）教授一起工作。

宾汉对雷纳说，我（一个化学家）和你（一个土木工程师），一起工作解决共同的问题，随着胶体化学的发展，这种工作方式将会变得很平常，因此需要建立一个物理学科的分支来处理这类问题。

血流变流变的概念由Binhan在1920年首先提出，指的是在应力的作用下，物体可产生流动与变形。

到1951年，科学家提出研究血液及其有形成分的流动性与形变规律的流变叫血液流变学(hemorheology)。

近年来，发展到从分子水平研究血液成分的流变特性，如红细胞膜中骨架蛋白、膜磷脂对红细胞流变性的影响，血浆分子成分对血浆粘度的影响等，这些属于分子血液流变学(molecullar hemorheology)。

缩写为HR。

一、简介1920年，Binhan首先提出流变的概念，即在应力的作用下，物体可产生流动与变形。

至1948年Copley提出生物流变的概念，即血液、淋巴液其他体液、玻璃体，软组织如血管、肌肉、晶体、甚至骨骼，细胞质等均可发生流变。

到1951年，提出研究血液及其有形成分的流动性与形变规律的流变叫血液流变学(hemorheology)。

这是生物、数学、化学及物理等学科交叉发展的边缘科学，研究全血在各切变率下的表现粘度称为宏观流变学，而研究血液有形成分的流变学特性，如红细胞的变形、聚集、表面电荷等，称为血细胞流变学(cellular hemorheology)。

发展到从分子水平研究血液成分的流变特性，如红细胞膜中骨架蛋白、膜磷脂对红细胞流变性的影响，血浆分子成分对血浆粘度的影响等，这些属于分子血液流变学(molecullar hemorheology)。

缩写为HR。

二、发展史临床血流变学是一门新兴学科，是研究血液流变特性异常在疾病发生发展及诊治中作用的一门科学，是血液流变学一重要分支。

临床血液流变学是随着血液流变学的发展而逐渐发展起来的。

1951年在美国物理学学会第二十五届年会上，Copley教授在报告中首次提出血液流变学的概念，指出血液流变学是在宏观、微观、亚微观水平上的研究血液细胞成份、血浆的变形和充动特性以及血管结构的流变特性。

1958年，在第三届国际流变学会议上，Copley又主持讨论了"血液和血管壁关系"这一专题，促进了血液流变学的发展。

流变学简介粘度牛顿非牛顿流体性质流变学简介粘度牛顿非牛顿流体性质0004.1流变学的介绍Webster’s Dictionary定义流变学为“材料的流动与形变的研究，其中包含弹性，黏度，和塑性。

”在这章中，我们定义黏度为“流体分子的吸引力所引起的内在摩擦力，此摩擦力会抵抗流体的流动。

”你的Brookfield黏度计测量此摩擦力，然后作为研究流变学的工具。

此章的目的是要使你了解不同形式的流动行为以及使用Brookfield黏度计作为研究流变行为的仪器以帮助你处理任何真实流体的分析。

这项信息对于黏度计的使用者提供相当的帮助，特别是对于以黏度测量作为理论和学术方面探讨的研究者而言。

4.2黏度黏度是测量流体内在摩擦力的所获得的数值。

当某一层流体的移动会受到另一层流体移动的影响时，此摩擦力显得极为重要。

摩擦力愈大，我们就必须施予更大的力量以造成流体的移动，此力量即称为“剪切（shear）”。

剪切发生的条件为当流体发生物理性地移动或分散，如倾倒、散布、喷雾、混合等等。

高黏度的流体比低黏度的材料需要更大的力量才能造成流体的流动。

牛顿以图4-1的模式来定义流体的黏度。

两不同平面但平行的流体，拥有相同的面积“A”，相隔距离“dx”，且以不同流速“V1”和“V2”往相同方向流动，牛顿假设保持此不同流速的力量正比于流体的相对速度或速度梯度，即：F/A ＝ηdv/dx其中η与材料性质有关，我们称为“黏度”。

速度梯度，dv/dx，为测量中间层的相对速度，其描述出液体所受到的剪切，我们将它称为“剪速（shear rate）”，以S表示；其单位为时间倒数（sec-1）。

F/A项代表了单位面积下，剪切所造成的合力，称为“剪力（shear stress）”，以F代表；其单位为“达因每平方厘米（dyne/cm2）”。

使用这些符号，黏度计可以下列数学式定义：η＝黏度＝F/S＝剪力/剪速黏度的基本单位为“泊（poise）”。

我们定义一材料在剪力为1达因每平方厘米、剪速为1 sec-1下的黏度为100 poise。

流变学蠕变摘要：1.流变学简介2.蠕变现象的定义和分类3.蠕变试验及其应用4.影响蠕变因素的分析5.蠕变控制方法探讨6.蠕变在工程领域的实例正文：一、流变学简介流变学是一门研究物质在应力作用下形变规律的学科。

它主要研究物质在不同应力下的形变特性，包括弹性、粘性和塑性等。

流变学在工程、地质、生物等领域具有广泛的应用。

二、蠕变现象的定义和分类蠕变是指材料在长时间内受到恒定应力作用而发生塑性变形的现象。

根据应力类型和变形特点，蠕变可以分为以下几类：1.应力蠕变：在恒定应力作用下的蠕变，如金属材料的蠕变。

2.应变蠕变：在恒定应变条件下的蠕变，如土壤和岩石的蠕变。

3.热蠕变：在温度变化引起的应力作用下的蠕变，如焊接结构的热蠕变。

4.腐蚀蠕变：在腐蚀环境下受力材料的蠕变，如钢铁结构的腐蚀蠕变。

三、蠕变试验及其应用蠕变试验是衡量材料蠕变性能的重要方法。

通过蠕变试验，可以评估材料的持久强度、耐疲劳性能和可靠性。

蠕变试验在材料科学研究、工程设计和实际应用中具有重要意义。

四、影响蠕变因素的分析1.材料性质：材料的弹性模量、屈服强度、断裂强度等性能指标对蠕变变形有重要影响。

2.应力水平：应力越大，蠕变变形越明显。

3.温度：温度对蠕变性能有显著影响，高温环境下材料的蠕变速度加快。

4.加载速率：加载速率越快，蠕变变形越小。

五、蠕变控制方法探讨1.合理设计材料：选用具有良好蠕变性能的材料，降低蠕变对结构的影响。

2.优化应力分布：合理分配结构中的应力，降低局部应力集中，减少蠕变损伤。

3.冷却措施：在高温环境下采用冷却措施，降低材料的蠕变速度。

4.改进加载方式：采用渐进式加载，减小加载速率对蠕变的影响。

六、蠕变在工程领域的实例1.桥梁和塔架结构：长期受荷载作用的桥梁和塔架结构，蠕变可能导致结构变形和裂缝。

2.核电站设备：核电站设备长时间在高温、高压环境下工作，蠕变可能导致设备损坏和事故。

3.石油管道：长距离输油、输气管道在内外压力作用下，蠕变可能导致管道变形和泄漏。

高分子材料加工流变学讲义专业：机械自动化李勇2013/01/31第一章高分子材料加工流变学简介第一节前言讲解重点：流变学的定义、研究范围、应用领域；学习高分子材料加工流变学的意义。

课时分配及教学形式：2学时，课堂教学一、流变学概念1、流变学定义: 流变学是一门研究材料流动及变形规律的科学。

2、高分子材料流变学：是研究高分子液体，主要指高分子熔体、溶液在流动状态下的非线形粘弹行为以及这种行为与材料结构及其他物理、化学性能的关系。

高分子材料流变学又分为：高分子材料结构流变学：又称微观流变学或分子流变学。

研究分子链结构、聚集态结构与其流动变形行为的关系高分子材料加工流变学：宏观流变学或微象流变学：主要研究与高分子材料加工工程有关的理论和技术问题。

很久以来，流动与变形是属于两个范畴的概念：流动是液体材料的属性，液体流动时，表现出粘性行为，产生永久变形。

变形不可恢复并耗散部分能量。

液体①遵从牛顿流动定律：材料所受的剪切应力与剪切速率成正比，σ=ηγ②流动过程中总是一个时间过程。

固体①固体变形时遵从胡克定律：材料所受应力与变形量成正比，σ=Eε应力、应变之间的响应为瞬时响应，与时间无关。

变形是固体（晶体）材料的属性。

固体变形时，表现出弹性行为，其产生的弹性变形在外力撤消时能够恢复，且产生变形时贮存能量，变形恢复时还原能量，材料具有弹γε流动→液体→粘性→耗散能量→产生永久形变→无记忆效应→牛顿定律→时间过程变形→固体→弹性→贮存能量→变形可以恢复→有记忆效应→胡克定律→瞬时响应牛顿流体和胡克弹性体是两类性质被简化的抽象物体，实际材料往往表现出远为复杂的力学性质。

如沥青、黏土、橡胶、石油、蛋清、血桨、食品、化工原材料、泥石流、地壳。

高分子材料既能流动，又能变形；既有粘性，又有弹性；变形中发生粘性损耗，流动时又有弹性记忆效应，属于粘、弹性结合，流、变性并存。

对于这类材料，仅用牛顿流动定律或胡克弹性定律已无法全面描述其复杂力学响应规律，必须发展一门新学科——流变学对其进行研究。