Способ измерения тиксотропии

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТИКСОТЮПИИ реологических сред путем анализа механических характеристик образца при приложении напряжения сдвига до и после разрушения тиксотропной структуры, о т личающийся тем, что, с целью повышения точности измерения тиксотропии, расширения класса исследуемых сред, к измерительной поверхности до разрушения структуры и в различные моменты времени после разрушения структуры прикладывают одинаковое напряжение сдвига и измеряют начальную скорость релаксации приложенного напряжения сдвига в зти моменты времени, по изменению которой судят о степени разрушения и кинетике тиксотропного восстасл новления структуры реологических сред.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

У1)4 6 01 N 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTO| GKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3719733/24 — 25 (22) 03.04.84 (46) 15.09.85. Бюл. М 34 (72) А. Ф. Олицкий (71) Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики при Томском государственном университете (53) 532.137 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М 277394, кл. 6 OE N 11/14, 1968.

Патент США 11 3693412, кл. G 01 N 11/10, 1973.

Авторское свидетельство СССР У 735967, кл. G 01 N 11/14, 1974.

ÄÄSUÄÄ1179156 A (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТИКСОТРОПИИ реологических сред путем анализа механических характеристик образца при приложении напряжения сдвига до и после разрушения тиксотропной структуры, о тличаюшийся тем,что,сцелью повышения точности измерения тиксотропии, раси ирения класса исследуемых сред, к измерительной поверхности до разрушения структуры и в различные моменты времени после разрушения структуры прикладывают одинаковое напряжение сдвига и измеряют начальную скорость релаксации приложенного напряжения сдвига в эти моменты времени, по изменению которой судят о степени разрушения и кинетике тиксотропного восстановления структуры реологических сред.

1179) Изобретение относится к способам изучения реологических параметров материалов в вязкотекучем состоянии.

Целью изобретения является повышение точности измерения тиксотропии и расширение класса исследуемых сред.

На фиг. 1 изображен ротационный вискоэиметр, реализующий способ, общий вид; на фиг. 2 — диаграмма определения начальной скорости релаксации в различные моменты 10 времени после разрушения структуры; на фиг. 3 — кривая кинетики восстановления тиксотропной структуры.

Ротационный вискозиметр состоит иэ внутреннего измерительного цилиндра 1 и соосного ему наружного цилиндра 2, приводимого .во вращение через электромагнитную муфту

3 от привода 4. Внутренний цилиндр 1 жестко скреплен с валом 5, способным вращаться в подшипниках 6. На верхнем конце вала 5 соосно ему укреплены торсион 7 и диск 8, арретируюший внутренний цилиндр посредством тормоза 9. Торсион 7 своим верхним концом укреплен на подвижной втулке 10, способной перемешаться вокруг статора 11 з5

1 посредством микровинта 12. Измеритель крутящих моментов представляет собой индуктивный датчик 13, подвижная часть которого закреплена на втулке 10, а неподвижная— на арретирующем диске 8. Регистрация величины напряжения производится самопишущим прибором 14.

Способ реализуется следующим образом.

Исследуемую реологическую среду помешают между соосными цилиндрами 1 и 2. 35

Заарретируют измерительный цилиндр 1.

Вращением микровинта 12 закручивают торсион 7 на некоторый угол, обеспечивающий необходимое напряжение "(. арр на измерительной поверхности в момент ее разаррета- 40 ции. Контроль эа уровнем заданного напряжения ведется по самописцу, шкала которого проградуирована в единицах напряжения (фиг. 2). Среду выдерживают между измерительными поверхностями до полного восста- 45 новления тиксотропных свойств, изменение которых могло произойти в результате деформации реологической среды во время загрузки ее между измерительными поверхностями. Затем разарретируют измерительный 50 цилиндр, и прибор записывает изменение заданного напряжения 1.эр р, во времени (фиг. 2, кривые 15.1 — 15.а), по которому и определяют начальную скорость релаксации (= 0 ) заданного напряжения при нераэР рушенной структуре исследуемой среды. По окончании измерения измерительный цилиндр заарретируют, а исследуемую среду подверга я 2 ют деформированию с определешгой ск< ростью сдвига посредством вращения наружного цилиндра. Вращением микровинта 12 закручивают торсион 7 на тот же угол (если напряжения отрелаксировали до нуля, или докручивают до того же угла, если были остаточные неотрелаксировавшие напряжения, как показано на фиг. 2), что и в первом случае. Привод наружного цилиндра отключают, измерительный цилиндр разарретируют, и прибор записывает изменение заданного напряжения во времени (см фиг. 2, кривая

15.), соответствующая времени восстановления структуры t фрссщ О), по которому определяют начальную скорость релаксации (,1 р, = О) заданного напряжения в деформированной со скоростью сдвига Д. исследуемой среде. По окончании измерения измерительный цилиндр заарретируют, посредством микровинта 12 торсион 7 закручивают на тот же угол (чем обеспечивают постоянство заданного напряжения во всех измерениях), через некоторый промежуток времени восстановления структуры 1 „„ (на фиг. и = ) измерительный цилиндр заарретируют и проводят измерения, как изложено выше. Затем операции закручивания торсиона на тот же угол при заарретированном измерительном цилиндре и измерения приложенного напряжения сдвига во времени при разарретированном измерительном органе повторяют через определенные промежутки времени (они выбираются из скорости восстановления структуры и пожелания иметь то или иное количество экспериментальных точек для построения кривой кинетики тиксотропного восстановления разрушенной структуры, а также возможностей регистрирующей аппаратуры) вплоть до полного восстановле-.

I ния структуры. По полученным значениям начальной скорости релаксации определяют степень тиксотропного разрушения структуры реологической среды при заданной скорости деформирования и строят кривую кинетики восстановления структуры после разрушения с заданной скоростью деформирования.

Оценка структурных изменений по релаксации напряжений является наиболее точным инструментом исследования. В нредлагаемом способе исследуемая реологическая среда до разрушения структуры и в различные моменты времени после разрушения подвергается одинаковым напряженно-деформационным нагрузкам, т. е. измерения проводятся в одинаковых условиях. Кроме того, уровень прикладываемого напряжения может быть любым. Степень тиксотропного разрушения структуры при

1 17 .>

За{{3{{ной око(осто дс(а)1)ми1)ива{{ля оцс{{иваю1 соотношением

Ч,(j1 .„„О) — Vp (-О)

„7{ разяЦ = y (— O) (1) р 5 а степень восстановления структуры после разрушения с заданной скоростью деформирования определяется выражением

"р(15оссп =0) Vp(j tg«сп )

РВасс А goccrn) Ур (О) у Ц 0) где Разр " -аосст Ю аосст) — соответственно степень разрушения при деформировании со скоростью сдвига ) и степень восстанов. ления структуры в момент времени после разрушения со скоростью сдвига {.

Чр () t gccc О ) — начальная скорость релаксации приложенного напряжения сдвига 20 при максимально разрушенной структуре при деформировании со скоростью сдвига т. е. определенная в момент прекращения дефоррования при < — 0; — начальная скорость релаксации 25 приложенного напряжения сдвига при неразрушенной структуре;

Vp (, = 0 ) — начальная скорость релаксации приложенного напряжения. сдвига в мо. мент времени 1 6 после прекращения

1 деформирования со скоростью сдвига ь — время восстановления структуры после прекращения деформирования со скоростью сдвига 1- (соответствует моментам! 5{3 4 времени приложения заданного напряжения сдвига к измерительной поверхности); — скорость сдвига, с которой производится разрушение структуры реологической среды.

На фиг. 2 представлен образец диаграммной ленты записывающего прибора, на котором кривые 15.1, 15,2, „15. представляют собой кривые релаксации заданного напряжения сдвига 7э„, получаемые в эксперименте. Прямые 16.1, 16.2,...

16 и являются касательными к кривым

15.1... 15 и, поясняющим определение начальной скорости релаксации ,Яраэр () ) ".Р80ссгп (k 60cc& )

Момент времени tc, соответствует приложению {.за при определении скорости релаксации напряжения при неразрушенной структуре исследуемой среды; и

= 0 — момент времени, соответствующий прекращению деформирования исследуемой среды с некоторой скоростью сдвига, т. е. моменту максимально разрушенной структуры при скорости деформирования — моменты времени в процессе восстановления тиксотропной структуры.

На фиг. 3 представлена кривая кинетики восстановления структуры, построенная по, формуле (2) и поясняющая использование начальной скорости релаксации напряжения для оценки тиксотропного эффекта при заданной скорости { деформации.

1179156

Составитель В. Крутин

Техред Ж. Кастелевич

Корректор С. Черни

Редактор М. Циткина

Заказ 5654/42

Филиал ППП "Патент",г. Ужтород, ул. Проектная, 4

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5