Способ определения реологических характеристик дисперсных сред Советский патент 1984 года по МПК G01N11/12 

I I I Изобретение относится к техничес кой физике, преимущественно к реоло гии дисперсных систем,и может быть использовано при измерениях реологи ческих Характеристик дисперсных сис тем на конических пластометрах. Известен способ определения предельного напряжения сдвига дисперсн систем 1, заключающийся в погруже нии конуса в исследуемый образец по постоянной нагрузкой и измерении глубины погружения. Определение .пре дельного напряжения сдвига производится по формуле , (1) m--IT2 предельное напряжение сдви нагрузка, действующая на конус; глубина погружения конуса; постоянная, зависящая от угла при вершине конуса. Существенным недостатком этого способа является влияние на результаты измерений силы инерции движуще гося с переменной с соростыо конуса. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения реологи ческих характеристик дисперсных сред путем погружения индентора в исследуемую среду с постоянной скоростью и измерении глубины погружения, которая соответствует нагрузке дейст вующей на индентор.Указанный способ позволяет уменьшить влияние си-л иве цпи конуса ка результаты измерений 2 . Однако при этом способе измерени остаются неизвестнымиразмеры облас ти, в которой наблюдается сдвиг исследуемой Среды при движении в ней конического индентора, что не дает возможность определить градиент скорости сдвига, а следовательно, и другую важнейшую реологическую ха рактеристику - вязкость, Целью изобретения является повышение эсрфективности способа, Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения реологических характеристик дисперсных сред пу1ем погружения индентора в исследуемую среду с постоянной ско ростью и измерении глубины погружения которая: соответствует нагрузке действующей на индентор, исследуемую дисперсную среду укладывают послойно- с отмеченными .границами раздела слоев и после окончания деформации снимают картину области сдвига иссле дуемой среды,по которой определяют реологические характеристики. В случае использования конического индентора предельное напряжение сдвига и вязкость рассчитывают по полученной формуле t -b У i tgiFl tgp-tg г h нагрузка, действующая на когде Р нус; h - глубина погружения конуса, t - предельное напряжение сдвига;Z - вязкость; UK - скорость погружения конуса; 2oi - угол при вершине конуса; 2р - угол, образованный граница-ми зоны деформирования среды. Согласно уравнению (2) для определения предельного напряжения сдвига и вязкости необходимо измерить две глубины погружения конуса при двух действующих на него нагрузках. Величина угла |3 определяется по фотографиям рассеченной лунки. На фиг.1 изображены траектории движения частиц среды в зоне внедренияконического индентора; на фиг,2 - расчетная схема линии тока. Пример. Молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 2800 и влажностью 10% засыпают в форму слоями. После засыпки слой уплотняют давлением 0,1 МПа. На поверхности первого слоя толщиной 3 rviM создают слой толщиной 1 мм того же материала, окрашенного в контрастный цвет раствором туши в воде. На окрашенный тонкий слой засыпают неокрашенный слой и т.д. Затем для лучшего сцепления слоев и выравнивания поверхности образец уплотняют давлением 1 МПа. В образец, изготовленный указанным способом, при помощи малоинерци- онного конического пластометра 2 погружают конус с углом при вершине ЗО при следующих значениях скорости погружения: 0,029, 0,058, 0,117 см/с, и измеряют глубину погружения конуса, соответствующую действующей на него нагрузке. После извлечения конуса из лунки последнюю рас|секают и фотографируют . Полученные по фотографиям траектории движения частиц среды в зоне внедрения конуса показаны на фиг.1. Частицы среды, прилегающие к поверх-, ности конуса} движутся вместе с последним, а на определенном расстоянии, от поверхности конуса, где линии тока переходят в горизонтали, они неподвижны. Следовательно, во всем деформируемом объеме происходит сдвиг. При этом поверхность скольжения I-I, разделяющая Деформируемый и недеформируемый объемы среды, есть поверхность конуса, вершина которого совпадает с вершиной конического индентора, а угол между поверхностью скольжения и вертикальной осью равен (i . Метки (репера} на горизонтальных осях материала, образованные путем

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИСПЕРСНЫХ СРЕД путем погружения индентора в исследуемую среду с постоянной скоростью . и измерении глубиныпогружения, которая соответствует нагрузке, действующей на индентор, от л-и -ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности способа, исследуемую дисперсную среду укладывают послойно с отмеченными границами раздела слоев и после окончания деформации снимают картину области сдвига исследуемой среды, по которой определяют реологические характеристики. (Л