[第二章固体农业物料的流变特性.ppt

主 要 内 容 第一节 理想物体的流变特性 第一节 理想物体的流变特性 第一节 理想物体的流变特性 1、物体在外力作用下的变形分类：弹性变形和流动。 2、流动分类：粘性流动和塑性流动。 3、弹性、粘性和塑性是用来描述农业物料流变特性的三种基本性质。 一、理想弹性体的流变特性 当理想弹性体受到外力作用时其应变立即达到相应的最大值，并且不随时间而变化，称这种应变为瞬时弹性应变。当外力消除时应变立即全部消失，且卸载历程和加载历程完全重合。所以，我们把理想弹性体又称作线弹性体。 一、理想弹性体的流变特性 理想弹性体应力和应变关系可用虎克定律表示。 当虎克体在拉伸和压缩应力作用时，用下式求出弹性模量或杨氏模量： E ---- 弹性模量或杨氏模量； σ ---- 拉伸或压缩应力； ε ---- 拉伸或压缩应变； 当虎克体受到剪切应力时，用下式求出剪切模量或刚性模量： G ---- 剪切模量或刚性模量； τ ---- 剪切应力； γ---- 剪切应变 一、理想弹性体的流变特性 当虎克体在静液压力作用下，用下式求出体积模量或不可压缩性: K ---- 体积模量 P ---- 静液压力（水静压力） ---- 体积应变 以上各式中的E、G和K均为理想弹性体的流变特性参数。它们和泊松比μ之间的关系可用以下各式求出 一、理想弹性体的流变特性 一、理想弹性体的流变特性 二、理想粘性体的流变特性 二、理想粘性体的流变特性 当θ很小时，剪切应变可直接用θ表示 剪切应变速率可表示为 当θ很小时上式可写成 如果液体的剪切应力τ和剪切应变速率 成正比，则这种液体称为理想粘性体或牛顿液体，并可用下式表示 式中： -----剪切应力 -----粘度或粘性系数 -----剪切应变速率 一、理想粘性体的流变特性 一、理想粘性体的流变特性 三、理想塑性体的流变特性 第二节 粘弹性 第二节 粘弹性 实验证明，大多数农产品是粘弹性体。从现有极其有限的资料中看出，农产品是非线性粘弹性体。由于用一般非线性粘弹性理论解释农产品流变特性方面的研究是很不够的，所以在研究农产品的流变特性时作了一些简化的假设，然后如工程材料那样用线性粘弹性理论来分析农业物料的流变特性。 第三节 流变模型和流变方程式 在流变学研究中往往把前述的理想物体作为基本机械模型，并通过不同方式的组合来模拟物料实际流变特性。这些模型在某种程度上能定性地表示物料的流变特性。根据流变模型，最后可导出流变方程式，利用流变方程式可解释和预测在各种加载条件下物料的性质。 在一个机械模型中，弹簧和阻尼器的数量以及它们连接方式可以变换，以表示不同类型的粘弹性体和显示在应力或应变作用下它们所具有的性质。于是，一个粘弹性物料取决于表示流变特性的弹簧和阻尼器的数量,有若干个流变常数。对于粘弹性物料不存在一个简单的流变常数如弹性模量，因为弹性模量在整个加载或卸载时间范围内将是变化的，它是时间的函数。粘弹性物料的流变常数是用一个方程式表示的。 在建立流变模型时必须满足以下条件: 模型必须能预测在任何应力一应变情况下的实际物料性质； 模型必须能适应于拉伸和压缩应力及其相对应的应变； 在实际物料中，当流变特性发生变化时必须能依据模型参数加以解释。 一、流变模型的基本元件和流变方程式 二、麦克斯韦模型和流变方程式 麦克斯韦模型在外力作用下，两个元件所受应力是相等的，总应变是两个元件应变之和。 二、麦克斯韦模型和流变方程式 二、麦克斯韦模型和流变方程式 麦克斯韦体在本质上是液体。 如果模型中弹性元件的弹性模量趋于无限大，则弹簧变为刚体，麦克斯韦体转化为牛顿液体。如果阻尼器的粘性系数趋于无限大，则阻尼器变为刚体，麦克斯韦体转化为虎克体。 麦克斯韦体具有蠕变和应力松弛的现象。 二、麦克斯韦模型和流变方程式 二、麦克斯韦模型和流变方程式 二、麦克斯韦模型和流变方程式 二、麦克斯韦模型和流变方程式 二、麦克斯韦模型和流变方程式 三、开尔文模型和流变方程式 三、开尔文模型和流变方程式 三、开尔文模型和流变方程式 三、开尔文模型和流变方程式 三、开尔文模型和流变方程式 三、开尔文模型和流变方程式 又如塑料绳和塑料袋受拉力时，缓慢的作有限伸长；卸去拉力后，不能立