Podstawy reologii.
Podstawy reologii
reologia - to nauka o procesach związanych z odkształceniem ciał pod wpływem działania sił zewnętrznych. W procesach reologicznych analizując dane ciało rozważa się jedynie ruch cząstek tego ciała względem siebie, nie rozważa się ruchu ciała jako całości.
W przetwórstwie interesują nas procesy reologiczne w stanie uplastycznionym i ciekłym.
Fundamentalnym pojęciem odkształcenia:
a) odkształcenia sprężyste
b) odkształcenia plastyczne
c) przepływ
ad. a)
Odkształcenie sprężyste po ustaniu sił ciało wraca do kształtu wyjściowego.
ad. b)
Odkształcenie plastyczne po ustaniu działania siły ciało nie powraca do stanu pierwotnego, natomiast zmianie ulega jego temperatura, gdyż jest ona miarą dyspersji (rozproszenia) energii.
ad. c)
Przepływ mamy do czynienia z ciągłą zmianą kształtu przy działaniu niewielkich sił.
Odkształcenia postaciowe - to zmiana kształtu ciała bez zmiany jego objętości (przypadek teoretyczny !!)
W przetwórstwie takim przypadkiem jest ścinanie proste, które można rozpatrywać zarówno w warunkach odkształceń a)b)c)
dh, dl, dA, dF - bardzo małe wielkości
dl - przesunięcie liniowe
dA - powierzchnia przyłożenia siły
dF - siła
dh - wysokość
- gradient przesunięcia
- napięcie ściągające
Obszar sprężystości jest tam gdzie naprężenie ściągające jest wprost proporcjonalne do gradientu przesunięcia, a współczynnikiem proporcjonalności jest współczynnik sprężystości postaciowej zwany modułem Kirkofa.
W przetwórstwie analizując warunki przepływu tworzyw posługujemy się pojęciem naprężenia ścinającego.
Ścinanie w warunkach przepływu
P2 dolna płyta, P1 górna płyta, F siła przyłożona do P1
Pomiędzy płytami warstwa uplastycznionego tworzywa.
Pod wpływem siły F P1 porusza się z prędkością dVx w wyniku tego ruchu i procesów tarcia rozkład prędkości cząsteczek w uplastycznionym tworzywie jest taki jak przyłożona siła przy płycie P1, prędkość zmniejsza się przy płycie P2 w skrajnym przypadku V=0.
Uwaga:
Z przedstawionego modelu wynikają konkretne wnioski jakie należy uwzględniać przy projektowaniu układów uplastyczniających. Wynika z nich bowiem, że w układzie tym może występować nierównomierny rozkład prędkości cząsteczek tworzywa co powoduje niejednakowy czas ich przebywania w układzie uplastyczniającym. W efekcie może to powodować, że niektóre cząsteczki przebywają w tym układzie zbyt długo co powoduje ich rozkład (przypalanie tworzywa)
[s.-1]
gradient poprzeczny prędkości = prędkość ścinania
dVx=dy, dVy=dz=0
Najbardziej podatne miejsca na przypalanie tworzywa to wszelkiego rodzaju zwężenia i zgrubienia oraz te miejsca, w których następuje zmiana przepływu tworzywa.