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1、选择题型1.材料函数湖北工业大学流变学复习参考第一章：绪论1.何谓流变学（Rheology）?流变学是研究和揭示物质或材料流动和变形规律的科 学。是化学、力学和工程学交叉的交叉学科。2流变学分支和方法论地位流变学分支:高分子流变学、石油工程流变学、食品 流变学、悬浮液流变学、地质流变学、泥石流流变学、 固体流变学（金属加工流变学、岩石流变学）非牛顿 流体流变学、分形体流变学、生物流变学和血液流 变学，光、电、磁流变学、日用化工流变学、表面活 性剂流变学、界面流变学（至少记住5个P1） 方法论地位:流变学本身即体现出朴素的辩证观点，具 有方法论作用，可与多种学科交叉，形成新的学科分 支。？3.流
2、变学主要研究对象：非牛顿流体的流变特性、粘 弹性材料的流变特性、流变测量技术、流变状态方程， 即本构方程（揭示物质受力和变形的本质规律。例：牛 顿粘性定律、胡克定律）。4流变学与化学工程的关系/流变学与日用化工（轻化 工？）的关系化学工程：单体聚合反应、高分子加工、乳化过程与 流体的流变行为密切相关。要研究其传递和反应过程、设计反应器、工程放大， 必须对流变特性有明确认识。流变学提供材料的流变状态方程，用于解决非牛顿流 体的动量传递问题，并进一步为非牛顿流体的热质传 递和反应工程提供基础。流变学是非牛顿流体化学工 程的重要理论基础之一。日用化工：日用化学品（膏霜、乳液）为多组分、多 相态的非牛
3、顿流体。日用化工过程为非牛顿流体的制造过程。1）乳液、泡沫的稳定性：包括热稳定性、耐剪切稳定 性、储存稳定性等（表面粘度、表面弹性）2）产品的涂布性：均匀性和涂布难易性能3）挤出能力，屈服应力4）增稠性：各种流变性调节剂（粘多糖、聚丙烯酸等）5）流平性指甲油等6）触变性膏霜、牙膏7）流动控制能力在洗衣粉料浆中加入适量甲苯磺酸钠， 调节降低粘 度，使之易于喷粉成型。5. 非牛顿流体的特殊性质：剪切变稀、剪切增稠、屈服应力、触变性、粘弹性、爬竿效应、湍流减阻效应（Toms效应）、无管虹吸现 象、挤出胀大6. 非牛顿流体的触变性：若流体的应力或粘度随剪切时间的增大而减小，并最 终达到平衡粘度，该特性
4、称为正触变性，简称触变性。 涂料、牙膏等具有触变性。若流体的应力或粘度随剪切时间的增大而增大，并最 终达到平衡粘度，该特性称为反触变性。7粘弹性：材料同时具有粘性和弹性的属性，称为粘弹 性。高分子一般能够体现粘弹性。8. Deborah 准数 ：De=t/Tt为物质的特征时间T为观察物质运动的时间物理意义：De准数越大，则弹性越强De准数越 小，则流动性越强。9. 触变性与剪切变稀的区别：触变性与剪切变稀的区 别在于，材料的触变性和剪切变稀特性是两个不同的 概念。前者是黏度随受剪切时间的变化关系，后者是 指稳态剪切黏度随剪切速率的变化关系。（材料的反触 变性和剪切增稠也是两个不同的概念，不可混
5、淆） 10滞后环分类：黏弹环、，正触变滞后环、含黏弹环 和正触变环的滞后环，含应力过冲和正触变环的滞后 环，含黏弹环、应力过冲和正触变环的滞后环，含黏 弹环、正触变环和反触变环的滞后环。第三章：流变测量学t =耳（丫）丫12l时，黏度随剪切速率的增加而增大，变现为剪 切增稠特性，即为胀塑性流体；当n=1时，黏度不随剪切速率变化，退化为牛顿流体; 当Ovnvl时，黏度随剪切速率的增加而减小，表现为 剪切变稀特性，即为拟塑性流体；广义牛顿流体本构方程（含屈服应力）：4. Bingham 模型们=8, T T1 y py5. Herschel-Bulkley 模型（H-B 模型）打=8, T TJ
6、yy6. Casson 模型先通过流变测试，获得粘度随剪切速率的变化曲线（或 称流动曲线，flow curves）、粘弹性指标随振荡频率的 变化关系。再根据不同的本构方程在剪切流场和小振幅振荡流场 下的解，逐个筛选。当模型的理论预测值能符合实验 结果时，可以筛选该方程。第二章张量分析简介1.哑标与自由标自由标：在一个物理量中，只出现一次的指标为自由 标，自由标可分别取1、2、3。哑标：在一个物理量中，出现两次的指标为哑标，哑 标可分别取1、2、3之后求和2.根据自由标和哑标展开dz a =dz1 =dz 2 =dz 3 =dz a0xmdXmdz10xm0xm0Z 30xmdxmdz1dxm
7、=dxm0X10x10x1dx1 +dx1 +dx1 +dz1dx 2 +dz1Ox 3dx 30x 2dx 2 +dx 2 +0x 30x 3dx 3dx 3T1/2 =T 1/2 + 们 y)1/2, T Tccc7.触变性的表征？第五章线性粘弹性流体本构方程1. Maxwell 模型2. Kelvin-Voigt 模型T = P y + P dy = Gy +喟01 dt3. Jeffreys 模型4. 线性粘弹性本构方程在小振幅振荡流场中的解Maxwell 模型（P56）、Jeffreys 模型（P60）5. 本构方程的筛选原则3. Einstein求和约定规则一个指标在公式中可以出现
8、一次（自由标），也可以出 现2次（哑标），但不能出现2次以上；等式两边自由标的个数必须相等；一组“哑标”无论何时出现，均表示对所有项数求和。“哑标”的名称是不确定的，可以由另外一组“哑标”代 替。为表示二阶张量的分量，不与“哑标”混淆，特规定： 表示“哑标”求和；表示张量的第ii个分量。4. 张量指标升降：一个张量与一个度规张量和共轭度规张量的内积与该 张量相等。一个一阶协变张量与共轭度规张量的内积，使协变指 标上升，成为一个一阶逆变张量。该过程为升指标运 算一个一阶逆变张量与度规张量的内积，使逆变指标下 降，成为一个一阶协变张量。该过程为降指标运算5. 张量的三个不变量I = A = tr
9、AA ii（即张量A对应的矩阵对角线元素之和。trA成为张量A的迹）1 1II =- （A A A A ） = - （trA）2-tr（A2）A 2 U jjij ij2AAA111213III = det A 二 AAAA212223 AAA313233（即张量A对应的行列式的值第六章非线性粘弹性流体本构方程1.本构方程建立的原则：1）坐标不变性原理2）决定性原理3）客观性原理4）衰减记忆原理5）致性原理2.物理量A在Lagrange坐标系中的普通时间微分， 变换到固定坐标系时，对应的是F坐标系中的物质导 数（或随体导数3.共转坐标系和共转导数（Jaumann导数）设F为固定坐标系，如果动坐
10、标系嵌入到流体微元 中，相对于固定坐标系F,随流体微元以速度V进行 平移、旋转，则该动坐标系称为共转坐标系。4. 共形变坐标系和共形变导数（Oldroyd导数设F为固定坐标系，如果动坐标系嵌入到流体微元中， 相对于固定坐标系F，随流体微元以速度V进行平移、 旋转、变形，则该动坐标系称为共形变坐标系。 物理量在共形变坐标系中的普通时间微分，变换到固 定坐标系F时，对应的是F坐标系中的共形变导数（或 Oldroyd 导数）。5. 由非线性粘弹性本构方程求物质函数（或材料函 数）（P77看懂求解过程）6. 筛选本构方程的一般步骤1）在剪切流场中，测定材料的粘度、第一法向应力差 （或第一法向应力差系数）和第二法向应力差（或第二法向应力差系数）随剪切速率的变化关系；或在小 振幅振荡流场中测量线性粘弹性指标（如弹性模量 G、粘性模量G”、复模量G*等）随振荡频率的变化 关系。选择一个非线性粘弹性本构方程，求出材料函数的表 达式（含有一定量参数）；2）将理论值与实验值相拟合，求出模型参数；如果理 论值与实验值吻合良好，则可选择该本构方程描述材 料的流变特性；如果不能吻合，则重新筛选本构方程， 重复步骤2）和步骤3），直到选择合适的本构关系为 止。57和68页请记住这两页。
