高分子材料成型课程(四)

第四章 流变学基础

第一节 聚合物的流变行为

  1. 三大基本方程
  • 连续性方程 (质量守恒方程)
    流出质量-流进质量+质量变化率=0
    $\dfrac{\partial\rho}{\partial t}+\dfrac{\partial(\rho v_1)}{\partial x_1}+\dfrac{\partial(\rho v_2)}{\partial x_2}+\dfrac{\partial(\rho v_3)}{\partial x_3}=0$
  • 动量方程 (纳维-斯托克斯方程)
    动量的变化率=表面应力+重力+动量通量
    $\rho(\dfrac{\partial u_i}{\partial t}+u_j\dfrac{\partial u_i}{\partial x_j})=\dfrac{\partial T_{ij}}{\partial x_j}+\rho f_i$
    $\rho\dfrac{D\bold v}{Dt}=-\nabla P+\mu\nabla^2\bold v+\rho \bold g$
  • 能量守恒方程
    $\rho c_v\dfrac{\partial T}{\partial t}+\rho c_v u_i\dfrac{\partial T}{\partial x_i}=-\dfrac{\partial J_i}{\partial x_i}+G_T$
  1. 牛顿和非牛顿流体
  • 应力和应变
  • 流动类型
    • 层流和湍流
      雷诺数:$Re=\dfrac{D\rho \bar v }{\eta}$ 2300,4000
    • 稳态流和非稳态流动
      • 稳态:$\dfrac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}()=0$
      • $T,P,v,\gamma$
    • 等温和非等温流动
    • 拉伸和剪切流动
    • 一维、二维和三维流动
  • 聚合物的非牛顿特性
    • 牛顿流体
    • 非牛顿流体
  • 粘度的影响因素
    • 温度影响
    • 压力影响
    • 剪切应力
    • 时间因素
    • 分子链结构

第二节 聚合物的流变行为

  1. 流体的三种基本形变
  • 三种基本应力
  • 三种基本形变
    • 粘性流动
    • 储能弹性(可回复)
    • 破裂
  1. 弹性模量
  • 剪切弹性
  • 拉伸弹性
  1. 离模膨胀(Barus效应)
  • 入口效应
  • 产生原因
    • 取向解取向
    • 弹性效应
    • 正应力效应
  1. 影响弹性模量的因素
  • 应力增大时模量增加
  • 松弛时间:$\eta /\gamma$ 变形时间的关系
  1. 流动缺陷
  • 产生原因:流速、弹性
  • 现象
    • 滑移
      • 加速度
      • 剪切速率径向分布
      • 分级效应
      • 弹性恢复
    • 端末效应
      • 入口压力降
      • 出口先收缩后膨胀
    • 鲨鱼皮
      • 滑移
      • 拉伸作用
    • 熔体破裂
      • 滑移
      • 湍流

第三节 聚合物在管隙中的流动分析

  1. 聚合物在圆形流道中的流动

假定条件:

  • 恒温下的稳态流
  • 管壁处无滑移
  • 粘度服从指数定律

作业:
reading report :《高分子物理》教学中WLF方程的系数求解与分析_郑强
CSDN公式版

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