第一章 材料的加工性质精选PPT.ppt

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1、第一章 材料的加工性质第1页，本讲稿共52页n第一篇 聚合物加工的理论基础n第一章 材料的加工性质n第二章 聚合物的流变性质n第三章 聚合物液体在管和槽中的流动n第四章聚合物加工过程的物理和化学变化第2页，本讲稿共52页n第二篇 塑料的成型加工n第五章成型物料的配制n第六章塑料的一次成型n第七章塑料的二次成型n第三篇 橡胶加工n第八章胶料的组成及配合n第九章胶料的加工n第十章硫化第3页，本讲稿共52页第四篇 合成纤维的纺丝及加工n第十一章纺丝液体的性质及制备n第十二章纤维成形原理及方法n第十三章纤维的后拉伸及热处理第五篇 高分子复合材料及高分子共混物的加工成型n第十四章高分子复合材料n第十五章

2、高分子物的共混第4页，本讲稿共52页第一章第一章 材料的加工性质材料的加工性质n第一节第一节 聚合物材料的加工性聚合物材料的加工性n一、聚合物的可挤压性；n二、聚合物的可模塑性；n三、聚合物的可纺性；n四、聚合物的可延性；n第二节第二节 聚合物在加工过程中的粘弹行为聚合物在加工过程中的粘弹行为n一、聚合物的粘弹性形变与加工条件的关系；n二、粘弹性形变的滞后效应第5页，本讲稿共52页学习要点学习要点n理解聚合物材料的可加工性-可挤压性；可模塑性；可纺性；可延性；第6页，本讲稿共52页n第一节第一节 聚合物材料的加工性聚合物材料的加工性n一、聚合物的可挤压性；n二、聚合物的可模塑性；n三、聚合物的

3、可纺性；n四、聚合物的可延性；第7页，本讲稿共52页聚合物的三态聚合物的三态n根据聚合物所表现的力学性质和分子热运动特征，聚合物可分为玻璃态、高弹态和粘流态。n相应温度：玻璃态：TTg高弹态：TgTTm粘流态：TmTTD第8页，本讲稿共52页加工与成型方法的适应性熔融纺丝注射成型薄膜吹塑挤出成型压延成型中空成型真空和压力成型薄膜和纤维热拉伸薄膜和纤维冷拉伸图1-1线型聚合物的聚集态与成型加工的关系示意第9页，本讲稿共52页一、聚合物的可挤压性一、聚合物的可挤压性n聚合物在加工过程中常受到挤压作用,例如聚合物在挤出机和注塑机料筒中、压延机辊筒间，以及在模具中都受到挤压作用。n可挤压性是指聚合物通

4、过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力。第10页，本讲稿共52页n衡量聚合物可挤压性的物理量是熔体的粘度(剪切粘度和拉伸粘度)。聚合物的可挤压性不仅与其分子结构、相对分子质量和组成有关，而且与温度、压力等成型条件有关。评价聚合物挤压性的方法，是测定聚合物的流动度(粘度的倒数)，通常简便实用的方法是测定聚合物的熔体流动速率。第11页，本讲稿共52页熔融指数与熔融指数测试仪熔融指数与熔融指数测试仪n熔融指数是评价热塑性聚合物特别是烯烃挤压性的一种简单而实用的方法，可通过熔融指数仪来测定。n熔融指数是指用定温下10分钟内聚合物从出料孔挤出的重量数。也称熔体流动指数（Melt Flow Index)

5、,简写为MI或MFI。n根据Flory的经验式，聚合物粘度与重均分子量Mw有以下关系：log=A+BMw1/2(1-1)式中A和B为常数，决定于聚合物的特性和温度。从式中可以看出，测定的流度实质反映了聚合物分子量的大小。第12页，本讲稿共52页二、聚合物的可模塑性二、聚合物的可模塑性n可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力。具有可模塑性的材料可通过注射、模压和挤出等成型方法制成各种形状的模塑制品。n可模塑性主要取决于材料的流变性，热性质和其它物理力学性质等，在热固性聚合物的情况下还与聚合物的化学反应性有关。第13页，本讲稿共52页n注注射射、挤挤出出、模模压压等等成型方

6、法对聚合物的可模塑性要求是：能充满模具型腔获得制品所需尺寸精度，有一定的密实度，满足制品合格的使用性能等。聚合物的可模塑性通常用螺旋流动试验来判断。聚合物熔体在注射压力作用下，由阿基米德螺旋形槽的模具的中部进入，经流动而逐渐冷却硬化为螺旋线.以螺旋线的长度来判断聚合物流动性的优劣。螺旋线愈长,聚合物的流动性愈好。螺旋流动实验的意义：帮助人们了解聚合物的流变性质，确定压力、温度、模塑周期等最佳工艺条件，反映聚合物相对分子质量和配方中各助剂的成分和用量以及模具结构，尺寸对聚合物可模塑性的影响。压力过高会引起溢料，压力过低则充模不足成型困难；温度过高会使制品收缩率增大，甚至引起聚合物的分解，温度过低

7、则物料流动困难，交联反应不足，制品性能变劣。四条曲线所构成的面积，是模塑的最佳区域。第14页，本讲稿共52页图1-5模塑面积图A-成型区域；a-表面不良线；b-溢料线c-分解线；d-缺料线温度第15页，本讲稿共52页从图中可以得出：从图中可以得出：n过高的温度，虽然熔体的流动性大，易于成型，但会引起分解，制品收缩率大；n温度过低时熔体粘度大，流动困难，成型性差；n过高的压力将引起溢料并使制品内应力增大；n压力过低时则造成缺料，制品成型不全；n图中四条线所构成的面积（交叉线区）为模塑的最佳区域。第16页，本讲稿共52页三、聚合物的可纺性三、聚合物的可纺性n聚合物的可纺性是指聚合物材料通过加工形成

8、连续的固态纤维的能力。主要取决于材料的流流变变性性质质，熔熔体体粘粘度度、熔熔体体强强度度以以及及熔熔体体的的热热稳稳定定性性和和化化学学稳稳定性定性等。(1-3)式中Lmax为熔体细流最大稳定长度；d为喷丝板毛细孔直径，v是熔体从喷丝板的流出速度，是熔体的粘度，F是表面张力.第17页，本讲稿共52页四、聚合物的可延性四、聚合物的可延性n可延性表示无定形或半结晶固体聚合物在一个方向或两个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。n线型聚合物的可延性来自于大分子的长链结构和柔性。当固体材料在TgTm温度区间受到大于屈服强度的拉力作用时，就产生宏观的塑性延伸形变。第18页，本讲稿共52页第19页，本讲稿共

9、52页从图中可以得出：从图中可以得出：n0-a段，普弹形变，杨氏模量高，延伸形变值小。nab段，材料抵抗形变的能力开始降低，出现形变加速的倾向，由普弹形变转变为高弹形变。nb点，屈服点，对应屈服应力ncd段，在屈服应力作用下，通过链段的逐渐形变和位移，聚合物逐渐延伸应变增大。ne点，材料因不能承受应力的作用而破坏，对应的应力称为抗张强度或极限强度。第20页，本讲稿共52页应变软化拉伸前 细颈区拉伸后 图 1-9 聚合物拉伸时的细颈现象拉伸方向L第21页，本讲稿共52页n细细 颈颈：材料在拉应力作用下截面形状突然变细的一个很短的区域。n应应变变软软化化：由于材料在拉伸时发热，温度升高，以致形变明

10、显加速，并出现形变的“细颈”现象。这种因形变引起发热，使材料变软形变加速的作用，称为“应变软化”。n应应力力硬硬化化：随着取向程度的提高，大分子间作用力增大，引起聚合物粘度升高，使聚合物表现出“硬化”倾向，形变不再发展的现象。第22页，本讲稿共52页一、聚合物的粘弹性形变与加工条件的关系n按照经典的粘弹性理论，加工过程线型聚合物的总形变可以看成是普普弹弹形形变变E、推推迟迟高高弹弹形形变变H和和粘粘性性形变形变V三部分组成。（1-5）式（1-5）中为作用外力；t为外力作用时间；E1和E2分别表示聚合物的普弹形变模量和高弹形变模量；2和3分别表示聚合物高弹形变和粘性形变时的粘度。第23页，本讲稿

11、共52页t1t2时间应变回复变形cdab图1-10聚合物在外力作用下的形变-时间曲线EVEHe第24页，本讲稿共52页图图1-10说明：说明：nab段：在时间t1之前，聚合物受到外力作用产生普弹形变。普弹形变E较小。nbc段：在时间t1至t2之间，外力增加，变形增加。ncd段：在时间t2时，作用力撤去，普弹形变恢复。nde段：外力于时间点t2解除后一段时间，高弹形变H完全恢复，粘性形变v作为永久形变存留在聚合物中。第25页，本讲稿共52页聚合物加工过程中的形变特点说明：聚合物加工过程中的形变特点说明：n聚合物形变主要由高弹形变和粘性形变所组成。n温度升高，2和3下降，H和V形变值增加，V随温度

12、升高成比例地增大，而H随着温度的升高其增大的趋势逐渐减小。n当加工温度高于Tf（或Tm）以致聚合物处于粘流态时，聚合物的形变发展则以粘性形变为主。此时，聚合物粘度低流动性大，易于成型；同时由于粘性形变的不可逆性，提高了制品的长期使用过程中的因次稳定性（形状和几何尺寸稳定性的总称），所以许多加工技术都是在聚合物的粘流状态下实现的。第26页，本讲稿共52页二、粘弹性形变的滞后效应n聚合物在加工过程中的形变都是在外力和温度共同作用下，大分子形变和进行重排的结果。由于聚合物大分子的长链结构和大分子运动的逐步性质，聚合物分子在外力作用时与应力相适应的任何形变都不可能在瞬间完成，通常将聚合物于一定温度下，

13、从受外力作用开始，大分子的形变经过一系列的中间状态过渡到与外力相适应的平衡态的过程看成是一个松弛过程，过程所需的时间称为松弛时间松弛时间。第27页，本讲稿共52页松弛时间松弛时间（1-6）第28页，本讲稿共52页上一讲总结上一讲总结n聚合物特有的加工性质是：可模塑性、可挤压性、可纺性、可延性。n聚合物在加工过程中都要经历聚聚集集态态转转变变，了解这些转变的本质和规律就能选择适当的加工方法和确定合理的加工工艺，在保持聚合物原有性能的条件下，能以最少的能量消耗，高效率地制得质量良好的产品。第29页，本讲稿共52页n聚合物的挤压性质与聚合物的流流变变性性（剪应力或剪切速率对粘度的关系）、熔熔融融指指

14、数数及流动速度流动速度密切相关。nFlory经验式表明：聚合物的分子量是影响其粘度的重要因素。分分子子量量越越大大，聚聚合合物物越越易易于缠结，粘度越大。于缠结，粘度越大。第30页，本讲稿共52页n影响聚合物可可模模塑塑性性的因素有很多，其中材料的流流变变性性、热热性性质质、物物理理力力学学性性质质影响较大。制备工艺条件如模具、模具结构也会影响到制品的加工质量。n影响聚合物可可纺纺性性的因素有材材料料的的流流变变性性质质、熔熔体体粘粘度度、熔熔体体强强度度、熔熔体体的的热热稳稳定定性性和和化化学学稳定性等稳定性等。第31页，本讲稿共52页n聚合物的可可延延性性来来自自于于大大分分子子的的长长链

15、链结结构构和和柔柔性性。也取决于材材料料产产生生塑塑性性形形变变的的能能力力和和应应变变硬硬化化作作用用。应变硬化会限制聚合物的分分子流动子流动，阻止拉伸比的进一步提高。n聚聚合合物物在在拉拉伸伸时时，随随应应力力的的增增加加，先先由由普普弹弹形形变变转转变变为为高高弹弹形形变变，达达屈屈服服点点后后出出现现细细颈颈区区，继继而而被被拉拉长长。抵抵达达极极限限强强度度b b时时，破破坏断裂。坏断裂。第32页，本讲稿共52页n聚合物在加工过程中通常是从从固固体体变变为为液液体体（熔熔融融和和流流动动），再再从从液液体体变变为为固固体体（冷冷却却和和硬硬化化），所所以以加加工工过过程程中中聚聚合合

16、物物于于不不同同条条件件下下会会分分别别表表现现出出固固体体和和液液体体的的性性质质，即即表表现现出出弹弹性性和和粘粘性性。但由于聚合物大分子的长链结构和大分子运动的逐步性质，聚合物的形变和流动不可能是纯弹性或纯粘性的，而是弹性和粘性的综合即粘弹性粘弹性的。第33页，本讲稿共52页一、聚合物的粘弹性形变与加工条件的关系一、聚合物的粘弹性形变与加工条件的关系n按照经典的粘弹性理论，加工过程线型聚合物的总形变可以看成是普弹形变E、推迟高弹形变H和粘性形变V三部分组成。（1-5）式（1-5）中为作用外力；t为外力作用时间；E1和E2分别表示聚合物的普弹形变模量和高弹形变模量；2和3分别表示聚合物高弹

17、形变和粘性形变时的粘度。第34页，本讲稿共52页t1t2时间应变回复变形cdab图图1-10 聚合物在外力作用下的形变聚合物在外力作用下的形变-时间曲线时间曲线EVEHe第35页，本讲稿共52页图图1-10说明：说明：nab段：在时间t1之前，聚合物受到外力作用产生普弹形变。普弹形变E较小。nbc段：在时间t1至t2之间，外力增加，变形增加。ncd段：在时间t2时，作用力撤去，普弹形变恢复。nde段：外力于时间点t2解除后一段时间，高弹形变H完全恢复，粘性形变v作为永久形变存留在聚合物中。第36页，本讲稿共52页聚合物加工过程中的形变特点说明：聚合物加工过程中的形变特点说明：n聚合物形变主要由

18、高弹形变和粘性形变所组成。n温度升高，2和3下降，H和V形变值增加，V随温度升高成比例地增大，而H随着温度的升高其增大的趋势逐渐减小。n当加工温度高于Tf（或Tm）以致聚合物处于粘流态时，聚合物的形变发展则以粘性形变为主。此时，聚合物粘度低流动性大，易于成型；同时由于粘性形变的不可逆性，提高了制品的长期使用过程中的因因次次稳稳定定性性（形状和几何尺寸稳定性的总称），所以许多加工技术都是在聚合物的粘流状态下实现的。第37页，本讲稿共52页因次分析因次分析n又称量纲分析，是对过程有关物理量的因次（即量纲）进行分析，得到为数较少的无因次数（即无量纲参数）群间关系的方法，和相似论方法同为指导实验的化学

19、工程研究方法，在工程学科的研究中有着广泛的应用。n方法基础很多物理量都是有因次的，如速度的因次为(长度/时间)，写作LT-1,密度的因次为（质量/长度3），写作ML-3等。若干物理量总能以适当的幂次组合构成无因次的数群，如在研究管内流动时，可将速度u、管径d、流体密度，流体粘度四个量组成一个无因次数群ud/，即雷诺数Re。任何物理方程总是齐因次的，即相加或相减的各项都有相同的因次。因此原则上，经过适当的变换，物理方程总可以改写为无因次数群间关系的形式。第38页，本讲稿共52页粘弹性形变的滞后效应粘弹性形变的滞后效应n聚合物在加工过程中的形变都是在外力和温度共同作用下，大分子形变和进行重排的结果

20、。由于聚合物大分子的长链结构和大分子运动的逐步性质，聚合物分子在外力作用时与应力相适应的任何形变都不可能在瞬间完成，通常将聚合物于一定温度下，从受外力作用开始，大分子的形变经过一系列的中间状态过渡到与外力相适应的平衡态的过程看成是一个松弛过程，过程所需的时间称为松弛时间。理解松弛时间概念理解松弛时间概念!第39页，本讲稿共52页松弛时间松弛时间（1-6）式中t*为推迟高弹形变松弛时间。t*=2/E2，其数值为应力松弛到最初应力值所需之时间。聚合物大分子松弛过程的速度（即松弛时间）与分子间相互作用能和热运动能的比值有关。提高温度则热运动能增加，分子间作用能减小，大分子改变构象和重排的速度加快，松

21、弛过程缩短。反之，温度降低则延缓松弛速度，增长松弛时间。由于松弛过程的存在，材料的形变必然落后于应力的变化，聚合物对外力响应的这种滞后现象称为“滞后效应滞后效应”或或“弹性滞后弹性滞后”。第40页，本讲稿共52页n流流变变：在外力作用下，物体的变形和流动。研究流变的学科成为流变学。n流变学是力学的一个新分支，它主要研究材料在应力、应变、温度湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律。n流变学的发展简史流变学的发展简史n流变学出现在20世纪20年代。学者们在研究橡胶、塑料、油漆、玻璃、混凝土，以及金属等工业材料；岩石、土、石油、矿物等地质材料；以及血液、肌肉骨骼等生物材料的性质过程中，发

22、现使用古典弹性理论、塑性理论和牛顿流体理论已不能说明这些材料的复杂特性，于是就产生了流变学的思想。英英国国物物理理学学家家麦麦克克斯斯韦韦和和开开尔尔文文很早就认识到材料的变化与时间存在紧密联系的时间效应。n麦麦克克斯斯韦韦在在1869年年发发现现，材材料料可可以以是是弹弹性性的的，又又可可以以是是粘粘性性的的。对对于于粘粘性性材材料料，应应力力不不能能保保持持恒恒定定，而而是是以以某某一一速速率率减减小小到到零零，其其速速率率取取决决于于施施加加的的起起始始应应力力值值和和材材料料的的性性质质。这这种种现现象象称称为为应应力力松松弛弛。许许多多学学者者还还发发现现，应应力力虽虽然然不不变变，

23、材材料料棒棒却却可可随随时时间间继继续续变变形形，这这种种性性能能就就是是蠕蠕变变或流动。或流动。第41页，本讲稿共52页Figure 3 RheologyofPVCplastisolwithnano-sizedprecipitatedcalciumcarbonatepreparedatdifferentpH.Preparation of nano-sized precipitated calcium carbonate for PVC plastisolrheologymodification，H.ZHANG,J.F.CHEN,H.K.ZHOU,G.Q.WANG，JOURNALOFMATER

24、IALSSCIENCELETTERS21,2002,13051306第42页，本讲稿共52页n经过长期探索，人们终于得知，一切材料都具有时间效应，于是出现了流变学，并在20世纪30年代后得到蓬勃发展。1929年，美国在宾厄姆教授的倡议下，创建流流变变学学会会；1939年，荷兰皇家科学院成立了以伯格斯教授为首的流变学小组；1940年英国出现了流变学家学会。当时，荷兰的工作处于领先地位，1948年国际流变学会议就是在荷兰举行的。法国、日本、瑞典、澳大利亚、奥地利、捷克斯洛伐克、意大利、比利时等国也先后成立了流变学会。n流变学的发展同世界经济发展和工业化进程密切相关。现代工业需要耐耐蠕蠕变变、耐耐高

25、高温温的的高高质质量量金金属属、合合金金、陶陶瓷瓷和和高高强强度度的的聚聚合合物物等，因此同固体蠕变、粘弹性和蠕变断裂有关的流变学迅速发展起来。核工业中核反应堆和粒子加速器的发展，为研究由辐射产生的变形打开新的领域。第43页，本讲稿共52页n在地球科学中，人们很早就知道时间过程这一重要因素。流变学为研究地壳中极有趣的地球物理现象提供了物理-数学工具，如冰川期以后的上升、层状岩层的褶褶皱皱、造造山山作作用用、地地震震成成因因以以及及成成矿矿作作用用等。对于地球内部过程，如岩浆活动、地幔热对流等，现在则可利用高温、高压岩石流变试验来模拟，从而发展了地球动力学。n在土木工程中，建筑的土地基的变形可延

26、续数十年之久。地下隧道竣工数十年后，仍可出现蠕变断裂。因此，土土流流变变性性能能和和岩岩石石流流变变性能性能的研究日益受到重视。第44页，本讲稿共52页n流变学的研究内容流变学的研究内容n流变学研究内容是各种材料的蠕变和应力松弛的现象、屈服值以及材料的流变模型和本构方程。n材料的流变性能主要表现在蠕蠕变变和和应应力力松松弛弛两个方面。蠕蠕变变是是指指材材料料在在恒恒定定载载荷荷作作用用下下，变变形形随随时时间间而而增增大大的的过过程程。蠕蠕变变是是由由材材料料的的分分子子和和原原子子结结构构的的重重新新调调整整引引起起的的，这这一一过过程程可可用用延延滞滞时时间间来来表表征征。当卸去载荷时，材

27、料的变形部分地回复或完全地回复到起始状态，这就是结构重新调整的另一现象。n材材料料在在恒恒定定应应变变下下，应应力力随随着着时时间间的的变变化化而而减减小小至至某某个个有有限限值值，这一过程称为应力松弛。这一过程称为应力松弛。这是材料的结构重新调整的另一种现象。n蠕蠕变变和和应应力力松松弛弛是物质内部结构变化的外部显现。这种可观测的物理性质取决于材料分子(或原子)结构的统计特性。因此在一定应力范围内，单个分子(或原子)的位置虽会有改变，但材料结构的统计特征却可能不会变化。第45页，本讲稿共52页n当作用在材料上的剪应力小于某一数值时，材料仅产生弹性形变；而当剪应力大于该数值时，材料将产生部分或

28、完全永久变形。则此数值就是这种材料的屈服值。屈服值标志着材料有完全弹性进入具有流动现象的界限值，所以又称弹性极限、屈服极限或流动极限。同一材料可能会存在几种不同的屈服值，比如蠕变极限、断裂极限等。在对材料的研究中一般都是先研究材料的各种屈服值。n在不同物理条件下(如温度、压力、湿度、辐射、电磁场等)，以应力、应变和时间的物理变量来定量描述材料的状态的方程，叫作流变状态方程或本构方程。材料的流变特性一般可用两种方法来模拟，即力学模型和物理模型即力学模型和物理模型：n在简单情况(单轴压缩或拉伸，单剪或纯剪)下，应力应变特性可用力力学学流流变变模模型型描述。在评价蠕变或应力松弛试验结果时，利用力学流

29、变模型有助于了解材料的流变性能。这种模型已用了几十年，它们比较简单，可用来预测在任意应力历史和温度变化下的材料变形。第46页，本讲稿共52页n力力学学模模型型的的流流变变模模型型没没有有考考虑虑材材料料的的内内部部物物理理特特性性，如如分分子子运运动动、位位错错运运动动、裂裂纹纹扩扩张张等。当前对材料质量的要求越来越高，如高强度超韧性的金属、高强度耐高温的陶瓷、高强度聚合物等。对它们的研究就必须考虑材料的内部物理特性，因此发展了高高温温蠕蠕变变理理论论。这这个个理理论论通通过过考考虑虑了了固固体体晶晶体体内内部部和和晶晶粒粒颗颗粒粒边边界界存存在在的的缺缺陷陷对对材材料料流流变变性性能能的的影

30、影响响，表表达达出出材材料料内内部结构的物理常数，亦即材料的物理流变模型。部结构的物理常数，亦即材料的物理流变模型。n流变学的研究方法流变学的研究方法n流变学从一开始就是作为一门实验基础学科发展起来的，因此实验是研究流变学的主要方法之一。它通过宏观试验，获得物理概念，发展新的宏观理论。例例如如利利用用材材料料试试件件的的拉拉压压剪剪试试验验，探探求求应应力力、应应变变与与时时间间的的关关系系，研研究究屈屈服服规规律律和和材材料料的的长长期期强强度度。通过微观实验，了解材料的微观结构性质，如多晶体材料颗粒中的缺陷、颗粒边界的性质，以及位错状态等基本性质，探讨材料流变的机制。第47页，本讲稿共52

31、页n对流体材料一般用粘度计进行试验。比如，通过计算球体在流体中因自重作用沉落的时间，据以计算牛顿粘滞系数的落球粘度计法落球粘度计法；通过研究的流体在管式粘度计中流动时，管内两端的压力差和流体的流量，以求得牛顿粘滞系牛顿粘滞系数数和宾厄姆流体屈服值宾厄姆流体屈服值的管式粘度计法；利用同轴的双层圆柱筒，使外筒产生一定速度的转动，利用仪器测定内筒的转角，以求得两筒间的流体的牛顿粘滞系数与转角的关系的转筒法转筒法等。第48页，本讲稿共52页转筒法转筒法转筒法转筒法II第49页，本讲稿共52页n对弹弹性性和和粘粘弹弹性性材材料料的实验方法分为蠕蠕变变试试验验、应应力力松松弛弛试验和动力试验试验和动力试验

32、三种：n对材料进行蠕蠕变变实实验验一般有对材料试件施加恒定的拉力，以研究材料的拉伸蠕变性能的拉伸法；在专门的剪力仪中对材料施加恒定的剪力，研究材料的剪切蠕变性能；利用三轴仪，对材料试件施加轴向应力和静水压力，研究材料的单向或三向压缩蠕变性能；利用扭转流变仪，对材料试件施加恒定的扭力，研究材料的扭转蠕变性能；以及在粱形试件上施加恒定的弯矩，研究材料挠度蠕变性能的弯曲法等。n应应力力松松弛弛实实验验是将材料试件置于应力松弛试验仪上，使试件产生一恒定的变形，测定试件所受应力随时间的衰减，研究材料的流变性能，也可以计算材料松弛时间的频谱。这种试验也可在弯曲流变仪、扭转流变仪、压缩流变仪上进行，此法适用

33、于高分子材料和金属材料。第50页，本讲稿共52页n除蠕变和应力松弛这类静力试验外，还可进行动动力力试试验验，即即对对材材料料试试件件施施加加一一定定频频谱谱范范围围内内的的正正弦弦振振动动作作用用，研研究究材材料料的的动动力力效效应应。此法特别适用于高分子类线性粘弹性材料。通过这种试验可以求得两个物理量：由于材料发生形变而在材料内部积累起来的弹性能量；每一振动循环的能量耗散。动力试验可以测量能量耗散和频率的关系，通过这个规律可以与蠕变试验比较分析，建立模型。n在上述的各种试验工作中，还要研究并应用各种现代测量原理和方法，大型电子计算机的出现对流变学领域的研究产生了深远的影响，如对于非线性材料的

34、大应变、大位移的复杂课题已用有限元法或有限差分方法进行研究。n随着经济和工业化的发展，流变学将有广阔的发展领域，并已逐步渗透到许多学科而形成相应的分支，例例如如高高分分子子材材料料流流变变学学、断断裂裂流流变变力力学学、土土流流变变学学、岩岩石石流流变变学学以以及及应应用用流流变变学学等等等等。在理论研究上，已超出均匀连续介质的概念，开始探索离离散散介介质质、非非均均匀匀介介质质以以及及非非相相容容弹弹性性介介质质的的流流变变特特性性。实验原理和测试技术的研究以及电子计算机的应用，将在流变学的发展中显示重要的地位和发挥巨大的作用。第51页，本讲稿共52页n流流变变模模型型：流变模型是借助于弹簧、缓冲器、滑块组成的,用以反映岩土流变特性及其变化过程的力学模型。其主要模型有：麦麦克克斯斯韦韦尔尔模模型型（Maxwell model）：麦克斯韦将弹簧和缓冲器串联而成的，反映岩土的黏弹性流变特性及其过程的力学模型。开开尔尔文文模模型型（Kelvin model）：开尔文将弹簧和缓冲器并联而成的，反映岩土滞弹性变形特性及其过程的力学模型。宾宾汉汉模模型型（Bingham model）：宾汉将缓冲器、滑块并联，再与弹簧串联而成的反映岩土黏性、弹性、塑性流变特征及其过程的力学模型。第52页，本讲稿共52页