Классификация реальных тел
| Идеально твердое тело, Эвклидово | Упругое тело, Гуково | Пластичное тело, Сен-Венаново | Реологическое тело | Истинно-вязкая жидкость, ньютоновская | Идеальная жидкость, пасскалевская |
| При любых нормальных касательных напряжениях деформация равна нулю | Напряжение пропорционально деформации | При достижении предельного напряжения сдвига начинаются пластические деформации | Линейные - сотавные из тел по графам 2, 3, 5 и нелинейные - эмпирические | Напряжение пропорционально градиенту скорости в первой степени | Вязкость и сжимаемость равна нулю |
| Теоретическая механика | Сопротивление материалов | Сопротивление материалов | Реология | Гидравлика | Гидравлика |
Кроме названной выше классификации, дисперсные системы разделяют по структуре: на свободнодисперсные и связнодисперсные системы. К свободнодисперсным относятся дисперсные системы, в которых частицы фазы могут перемещаться свободно в дисперсионной среде (суспензии, эмульсии, золи), а к связнодисперсным - дисперсные системы, в которых одна из фаз структурно закреплена и не может свободно перемещаться (эмульсии, гели, пасты, студни).
При классификации реальных тел с целью выбора параметров деформации и их измерения нельзя ограничиваться установлением связи деформации с напряжением, а необходимо также определить последействия нагрузки и разгрузки. Измерением зависимости е от т нельзя отличить упругое тело от неупругого и соответственно упруго-пластичное от более сложного пластичного тела. Уравнение тела Бингама-Воларовича применимо к реальным телам, у которых деформация во времени ниже предельного напряжения сдвига настолько мала, что ею можно пренебречь. Следует отметить, что интервалы времени действия силы не должны быть слишком велики. Известно, что реальные пластичные тела при чрезвычайно большом времени действия напряжения могут необратимо деформироваться, если даже нагрузка ниже предельного напряжения сдвига.
Одним из способов упрощения описания сложных деформаций реальных тел является метод моделирования. Он сводится к тому, что исследуемое тело заменяется моделью, состоящей из элементов, имитирующих отдельные реологические свойства. Упругость имитируется идеальной пружиной; вязкость —поршнем с просверленными отверстиями, погруженным в вязкую жидкость; предельное напряжение сдвига— ползуном (фиг. 15). Сочетая эти элементы последовательно или параллельно, можно получить системы, моделирующие реологические свойства тел. Последовательное сочетание пружины и поршня моделирует максвелловскую жидкость (фиг. 15, г), последовательное сочетание пружины, ползуна, еще одной пружины и поршня - тело Шведова (фиг. 15, д).
Рассмотрим деформацию растяжения модели тела Шведова. Если приложить малую силу, то будет растягиваться только первая пружина. При этом величина деформации пропорциональна силе, а сама деформация вполне обратима Когда приложенная сила возрастет до силы трения ползуна, он начнет двигаться. Это будет соответствовать началу течения тела. Скорость течения зависит от вязкости жидкости, протекающей через отверстия поршня. При
течении часть деформации является упругой, так как она заключается в растягивании пружины между ползуном и поршнем. После разгрузки деформация частично обратима (пружины), но значительная ее часть остаточна (положение ползуна).
Классификация реологических тел на основе структурно механических свойств. Принадлежность реального тела к тому или иному виду «идеального» реологического тела, выявляется на основе предварительных экспериментов, позволяет верно, выбрать прибор для исследования и определить свойства, подлежащие изучению. Феноменологический способ классификации на основе математических моделей полагает, что если взять упругое и истинно вязкое тело в качестве крайних, то все остальные тела, будут располагаться между ними.
Предложена простая классификация реальных тел по величине отношения Q/pg, показывающего меру способности вещества сохранять свою форму (р - плотность продукта, кг/м3; g - ускорение силы тяжести, 9,8 м/с2).
Мера способности вещества сохранять свою форму
| Q/pg, м | Менее 0,005 | 0,005-0,02 | 0,02-0,15 | Более 0,15 |
| Вещество | Структурные жидкости | Жидкие пасты | Густые пасты | Твердые тела |
Представляет интерес классификация реальных тел с помощью степенного уравнения:
Q = Qo + В1*еn или Q - Qo = B1*e"
Где: B1 - коэффициент, пропорциональный эффективной вязкости (Па*с')
при единичном значении градиента скорости е=1,1/с; n - индекс течения, характеризующий угол наклона линии.
Реологические тела делят на жидкообразные и твердообразные зависимости от характера кривой и периода релаксации. К жидкообразные телам относятся ньютоновские жидкости и структурированные системы, и имеющие статического предельного напряжения сдвига (ПНС), т.е. Qocт = 0: к твердообразным - упруго-пластичные, условно-пластичные и другие тела, обладающие' статическим и динамическим ПНС. Зависимость эффективной вязкости от напряжения или скорости сдвига считают основной характеристикой структурно-механических свойств дисперсных систем, так как эффективная вязкость является итоговой характеристикой, описывающей равновесное состояние между процессами восстановления и разрушения структуры в установленном потоке.