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流变学

流变学研究的是在外力作用下,物体的变形和流动的学科,研究对象主要是流体,还有软固体或者在某些条件下固体可以流动而不是弹性形变。它适用于具有复杂结构的物质,包括泥浆、污泥、悬浮液、聚合物、食品、体液和其他生物材料。这些物质的流动在固定温度下不能用单一粘度值来表征——存在其他一些因素影响粘度的改变。例如,摇动番茄酱可以减小它的粘度,但是水却不行。自从艾萨克·牛顿提出粘度的概念,粘度可变的液体研究也被称作非牛顿流体力学。“流变学”一词由拉法耶特学院的尤金·库克·宾汉教授根据他的同事马尔克斯·雷纳建议于1920年首创。这个词从误传为赫拉克利特的名言"Panta Rei",即“一切可流”(实际上来自辛普里丘著作)。

尽管通过实验表征材料的流变行为称为流变技术,“流变学”一词还是经常被用作流变技术的同义词,特别是实验家们。流变学的理论方面与材料的流动/形变行为和其内部结构有关(比如,聚合物分子的朝向和伸长)...

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流变学
研究范围在实践中,流变学主要通过延伸经典弹性力学和(牛顿)流体力学来关注那些力学性能不能够用经典理论解释的材料。并且,(在连续力学范围)基于材料的微米或纳米结构进行力学性能的预测,比如分子的大小和聚合物在溶液中的体系结构或者固体悬浮液中的颗粒大小分布。材料在受到压力(单位面积上的力)时流动。压力有多种并且材料的反映方式也有很多,因此理论流变学很大程度上关注的是力和压力。理论模拟是通过实验数据提出符合此类物质的物理背景,将其与普适的数学模型相结合。目标是可以通过数学计算描述流体运动。其物理背景较为复杂,对于纯弹性物体,可以用胡克定律来描述,即应力与应变成正比。对于牛顿流体,可以用应力=粘度×应变速率来描述。但是现实中的固体存在不符合胡克定律的塑性变形,液体也全是非牛顿流体。特别对于高分子,具有粘弹性性质,情况复杂。其数学模型主要借助于连续介质力学。目前对于一般流体的简单流动,理论模拟效果较好...
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