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流變學的研究對象之流動的固體

發布時間:2022-09-19
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流動的固體,是指彈性形變與黏性流動同時存在的物體。“彈性形變”是指短暫的、能恢復原狀的形變。而“黏性流動”是指持續的、不能恢復原狀的形變,它也被稱為“流變”。過去一般談固體時,是指只有彈性形變的物體;談到流體時,是指只有黏性流動的流體。實際上,同時具有這兩種性質的物體是很多的。

 

用鋼棒和瀝青棒作如下的實驗:將鋼捧放在兩支點上,棒的正中間放一重物,此時鋼棒彎了;當重物取走時,彎曲了的鋼棒能完全恢復原狀如下圖a。鋼棒此時是彈性形變。將瀝青棒放到兩支點上,如下圖b那樣,中間也放一重物。重物放置一段時間后取走,瀝青捧稍恢復了一點,但并沒恢復原狀,還是彎的。這里的瀝青棒,除有彈性形變外,己有了流變。如在瀝青棒中間用手快速按一下,抬起手后,它能恢復原狀,表現出很好的彈性。但若手按下較長時間再抬起,就己不能恢復原狀。同是一根瀝青捧,迅速按一下,它是彈性體;較長時間地按,又顯現有流體的性質。


實際上很多物體,當外力作用的時間小于某一時間時,物體表現出彈性;當外力作用的時間大于這一時間,物體就會流變。這個時間就叫做物體的“緩和時間”。“緩和時間”是一個時間閾值,當外力作用時間超過此閾值時,物體的彈性就會“緩和”而產生流變。彈性體與流體之所以不同,也可認為只是其緩和時間不同而已。緩和時間無限長的物體,是理想的彈性體;緩和時間等于零的物體是理想的流體。具有彈性和黏性混合性質的物體,其緩和時間既不為零,也不是無窮大,它們就是可流動的固體,或者是有彈性的流體。固體表現出流動的性質,除了外力作用時間的因素外,還有溫度的因素。當溫度不斷升高時,大部分物體都會要流變,表現出流體的性質。

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