01 第一章 流变参数
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流变参数模型
流变参数模型是指将土的流变特性看作是弹性、塑性和粘滞性联合作用的结果,其中弹性用弹簧模拟,塑性用摩擦元件模拟,粘滞性用粘壶来模拟。
这三种基本流变元件的不同组合,可以描述粘弹塑性的各种表现。
流变学模型的概念直观、简单,同时又能全面反映材料的蠕变、松弛、弹性后效等各种流变特性。
常用的流变模型主要有两参数、三参数、四参数三种类型,常用于深海泥浆及水泥浆的流变模型有剪切变稀的Power-Low 模型,以及Bingham 模型和Herschel-Bulkley 模型(简称H-B 模型)。
泥浆流变参数范文一、泥浆流变参数的定义泥浆流变参数是指衡量泥浆在外加剪切力下的流动性能的物理性质。
常见的泥浆流变参数有黏度、剪切应力、剪切速率等。
黏度是指泥浆内部分子间相互作用的阻力大小,剪切应力是应用于泥浆上的切变力,剪切速率是泥浆内部剪切应力与黏度之比。
二、泥浆流变参数的测量方法1.黏度的测量黏度是泥浆流变参数中最为关键的指标之一,用于衡量泥浆的流动阻力。
测量黏度时,将泥浆置于流变仪的旋转锥盘中,通过旋转锥盘来施加剪切力,然后测量所需的转矩和转速,通过计算得到黏度数值。
2.剪切应力和剪切速率的测量剪切应力是施加到泥浆上的切变力,剪切速率是泥浆内部剪切应力与黏度之比。
流变仪通过旋转锥盘的运动,测量转矩和转速,从而得到剪切应力和剪切速率的数值。
三、泥浆流变参数的影响因素1.泥浆配方和化学性质泥浆中添加的各种化学品和添加剂,如胶体、聚合物等,会直接影响黏度和流变参数的数值。
不同的化学添加剂会导致不同的含水量、浓度、粘度和流动性。
2.泥浆浓度泥浆的浓度对黏度和流变参数的数值有较大影响。
当泥浆浓度增加时,粒子间的相互作用力会增加,从而增加黏度和剪切应力。
3.泥浆温度泥浆温度对黏度和流变参数也有很大影响。
随着温度的升高,粒子的热运动增强,分子之间相互作用变弱,导致黏度和剪切应力减小。
4.剪切历史泥浆在钻井过程中会经历多次剪切,不同的剪切历史会导致泥浆粘度的变化。
短时间的剪切会导致泥浆的黏度增加,长时间的剪切则会使泥浆的黏度下降。
四、泥浆流变参数在钻井过程中的应用1.携带能力评估通过测量泥浆流变参数可以评估泥浆的携带能力。
携带能力是指泥浆对井壁切削物和井底排出物的能力,通过测量黏度和剪切应力,可以评估泥浆是否能够有效地携带井底杂质和切削物。
2.钻井操作指导3.钻井风险评估综上所述,泥浆流变参数是评价泥浆性能的重要指标,对于钻井作业的效率和成功具有直接影响。
通过流变仪等测量设备,可以准确测量泥浆的黏度、剪切应力、剪切速率等参数,从而指导钻井设计和操作,优化钻井过程,降低钻井风险。
流变参数
功能与说明:
流变参数的控制对于钻井液工作是一个非常重要的工作。
此程序对于我国现场常用流变仪(仪器常数为 1.078, r=n*1.703,τ=θ*0.511 (n 为转/分,θ为应力读数)测定结果进行流变参数计算。
对于仪器常数不同的流变仪, 请将程序中的有关常数进行改正。
此程序将利用二点法计算宾汉、幂律、卡森流体的流变参数, 可计算其中之一, 也可计算其全部。
在计算宾汉、卡森流体时, 同时给出动塑比和剪切稀释常数, 供钻井液工作者考察钻井液的携屑能力。
基本公式
宾汉流体
γηττb b +=067.1 (1) b
b D ητ= (2) 幂律流体
n C K γτ)/(= (3) )8772.01(133.81
n n C -= (4)
卡森流体 21212121033.1γηττ⨯+=b c (5) 2))(1(Im 21c c ητ+= (6)
屈服幂律流体
n C K γττ)/(3=- (7)
参数:
γ 剪切速率, s -1;
η b 宾汉塑性粘度,Pa.s ;
ηc 卡森塑性粘度,Pa.s ;
τ 剪切应力,Pa ;
τ
宾汉屈服值,Pa;
b
卡森屈服值,Pa;
τ
c
三转下剪切应力,Pa;
τ
3
C 与仪器有关的常数;
D 动塑比,s-1;
Im 剪切稀释常数,s-1; K 稠度系数,Pa.s n;
N 流型指数。
流变参数指导书导言:本流变参数指导书旨在提供流变学理论基础及流变参数的解释和使用指南,以帮助读者更好地理解流变学在实际应用中的重要性,并正确选择和解读流变参数。
第一部分:流变学基础知识1. 流变学的定义和意义- 介绍流变学的定义和研究对象,以及在材料研究、工程设计和质量控制等领域中的重要性。
2. 流变学的分类- 介绍流变学的分类方法,包括应力-应变关系、变形速率和温度等因素。
3. 流变变量和流变参数- 解释流变学中常用的流变变量,如应力、应变、剪切应力、剪切应变等,以及这些变量之间的关系。
- 介绍常用的流变参数,如黏度、黏弹性模量、剪切速率等,以及它们在不同应用中的意义和使用方法。
第二部分:流变参数的使用指南1. 流变参数的测定方法- 介绍流变参数的测定方法,包括旋转式和振动式流变仪的使用原理和操作步骤。
- 强调正确测量参数的重要性,以及仪器校准和数据处理的要点。
2. 常见流变参数的解释和应用- 详细解释常见的流变参数,如剪切应力、剪切应变、黏度和流变指数等,并说明它们在实际应用中的意义和用法。
- 提供具体案例分析,以帮助读者更好地理解不同参数的应用场景和解读方法。
3. 流变参数与材料性能之间的关系- 探讨流变参数与材料性能之间的关系,如流动性、强度和可加工性等。
- 强调正确理解和使用流变参数对于优化材料性能和提高生产效率的重要性。
第三部分:流变参数的误解和常见问题1. 流变参数误解的原因和影响- 分析流变参数误解的原因,如测试条件、样品状态和测试方法等因素。
- 阐述流变参数误解的后果,如产品性能不达标和工艺失控等问题。
2. 常见流变参数解读的困惑和解决方法- 整理常见的流变参数解读困惑,如剪切应力和剪切速率之间的关系、黏度和流变指数的解读等问题。
- 提供解决这些困惑的方法和实例,以帮助读者正确解读和应用流变参数。
结论:本流变参数指导书通过介绍流变学基础知识、使用指南和常见问题解答,旨在帮助读者更好地理解流变学的重要性和流变参数的应用方法。
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。