Способ реометрического исследования неупругих материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N11/00 

Изобретение относится к исследованиям физических свойств различных материалов, в частности к способам оценки реологических параметров упруговязкопластических, нелинейно вязких и других подобных материалов, и может быть использовано, например, в химической промышленности или в другой отрасли, связанной с обработкой неупругих материалов, в учебном процессе при демонстрации реологического поведения различных сред, в исследовательской практике при исследовании различных материалов с целью оценки различных технологий их получения.

Известен способ автоматического определения модуля упругости и коэффициента вязкости материала при помощи эксцентрично расположенных дисков, по которому образец помещают между двумя поверхностями вращающихся дисков. Ось вращения одного диска смещена относительно оси другого диска для создания в материале напряжений.

К недостаткам этого способа можно отнести сложность в реализации и тарировке

измерительного процесса, а также в наличии погрешностей, которые связаны с сопротивлением сдвигу боковой поверхности, установка которой необходима для испытания текучих сред.

Известно, что идеальными с теоретической точки зрения должны быть способы реометрического исследования, основная цель которых должна состоять в том, чтобы добиться напряженнодеформированного состояния испытуемого материала, наиболее близкого к однородному. Однако фактически существующие способы реализуют состояния все же достаточно далекие от однородного.

Одним из идеальных является течение, когда оно осуществляется внутри эллиптического цилиндра (эллиптической области в сечении), причем на границе этой области должен задаваться вектор скорости, удовлетворяющий закону Кеплера:

(v n) 0, Ivx rl const,(1)

где v - скорость на границе; п - нормаль к границе; г - радиус-вектор материальной

VJ

СЛ СЛ

4Ь.

точки на границе Первое условие означает, что частицы смещаются вдоль границы, второе показывает, что частицы, находящиеся дальше От центра, должны двигаться медленнее, чем те, которые находятся ближе к центру Технически реализовать оба условия чрезвычайно сложно.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, согласно которому условие (1) принимает вид

(v n) 0,|v const.(2)

По этому способу образец помещают в цилиндрическую капсулу из гибкого материала, располагают на наклонной плоскости, образующей перпендикулярно направлению наибольшего ската, деформируют образец путем перемещения капсулы под действием силы тяжести и по углу ската и скорости перемещения судят о реологических свойствах материала. (Мерой угла ската служит угол между горизонтом и касательной к середине поверхности капсулы, контактирующей с наклонной плоскостью). В сечении капсула имеет форму, близкую к эллипсу. В идеале условие (1) должно ставиться на границе, имеющей в точности эллиптическую форму Однако капсула лежит на плоской поверхности. Это приводит к ее расплющиванию, в частности к появлению прямолинейного участка. В целом это является источником неоднородности течения и появления погрешности при интерпретации результата

Цель изобретения - увеличение достоверности испытаний.

Указанная цель достигается т ем, что согласно способу реометрического испытания неупругих материалов, по которому образец помещают в цилиндричесгкукгк апсулу из гибкого материала, деформируют его между двумя поверхностями и по углу ската судят о реологических характеристиках материала, капсулу с образцом помещают на вогнутую поверхность бесконечной криволинейной ленты и деформируют образец за счет движения ленты с заданной угловой скоростью, при этом радиус кривизны поверхности ленты выбирают из соотношения

где R - радиус кривизны поверхности, на которой находится капсула, h - высота капсулы; L - длина капсулы.

На фиг.1 представлено устройство для

испытания материала по предлагаемому способу; на фиг 2 - устройство, вид сбоку; на фиг.З - график зависимости угла перемещения капсулы от скорости движения ленты Устройство представляет собой цилиндрический барабан 1 с прозрачными стенками, в который помещается капсула 2 с испытуемым материалом 3 Капсула 2 изготавливается из тонкой резины толщиной 0,06-1,0 мм,

Способ осуществляют следующим образом.

В барабан 1, изготовленный из оргстекла, помещают, не закрепляя, капсулу 2, заполненную исследуемым материалом 3 и

закрытую герметично Барабан 1 приводят во вращение с заданной скоростью Через прозрачные стенки барабана 1 ведут наблюдение за капсулой 2 и фиксируют ее положение относительно вертикальной оси

барабана 1, те фиксируют скатывающую силу.

На чертеже показай барабан в форме кругового цилиндра Устройство для осуществления способа может иметь и другой вид.

Необходимо лишь, чтобы поверхность, на которой расположена капсула имела вогнутость

Формула изобретения Способ реометрического исследования

неупругих материалов, при котором образец помещают в цилиндрическую капсулу из гибкого материала, деформируют его между двумя поверхностями и по углу ската судят о реологических свойствах материала, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью увеличения достоверности испытаний, капсулу с образцом помещают на вогнутую поверхность бесконечной криволинейной ленты и деформируют образец за счет движения ленты, при этом радиус

кривизны поверхности ленты выбирают из соотношения

R2HhztLl|

Использование: область исследования физических свойств материалов, в частности способы оценки реологических параметров упруговязкопластических, нелинейновязких и других подобных материалов. Сущность изобретения: капсулу с образцом материала помещают на вогнутую поверхность бесконечной криволинейной ленты и деформируют образец за счет движения ленты, причем радиус кривизны поверхности (R) ленты выбирают из соотношения R (3/2) (h + L), где h - высота капсулы; L- длина капсулы. 3 ил.

R

3(h-f L) 2

где R - радиус кривизны поверхности ленты, 50 на которой находится капсула;

h и L - высота и длина капсулы

А

грЛ

F

«

15