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流变
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[[File:流变1.jpg|缩略图|流变[https://www.anton-paar.cn/fileadmin/images/products/systems/high_throughput_rheometer_htr/03_Keyfeature_HTR.jpg 原图链接][https://www.anton-paar.cn/fileadmin/images/products/systems/high_throughput_rheometer_htr/03_Keyfeature_HTR.jpg 原图来源优酷网]]]
流变 （流变学）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。英国物理学家 [[ 麦克斯韦 ]] 和 [[ 开尔文 ]] 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。
'''中文名''':[[流变]]
'''释 义''':在外力作用下，物体的变形和流动
'''出现年代''':20世纪20年代相关学科 [[ 流变学]]
==基本信息==
【意思】 在 [[ 外力作用 ]] 下，物体的变形和流动。研究流变的学科称为流变学。
===流变学===
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。
==发展简史==
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，创建流变学会；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。<ref>[沈仲棠, 刘鹤年．非牛顿流体力学及其应用：高等教育出版社，1989]</ref>
流变学的发展同世界经济发展和工业化进程密切相关。现代工业需要耐蠕变、耐高温的高质量 [[ 金属 ]] 、 [[ 合金 ]] 、 [[ 陶瓷 ]] 和高强度的 [[ 聚合物 ]] 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。
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、层状岩层的褶皱、 [[ 造山作用 ]] 、 [[ 地震成因 ]] 以及成矿作用等。对于地球内部过程，如岩浆活动、 [[ 地幔热对流 ]] 等，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。
在土木工程中，建筑的土地基的变形可延续数十年之久。地下隧道竣工数十年后，仍可出现蠕变断裂。因此， [[ 土流变性能 ]] 和 [[ 岩石流变性能 ]] 的研究日益受到重视。
==研究内容==
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。
===流变性能===
===屈服值===
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。屈服值标志着材料由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 ]] 。
===流变模型===
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 ]] ：
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学流变模型描述。在评价蠕变或应力松弛试验结果时，利用力学流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。
力学模型的流变模型没有考虑材料的内部物理特性，如 [[ 分子运动 ]] 、 [[ 位错运动 ]] 、裂纹扩张等。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，因此发展了高温蠕变理论。这个理论通过考虑了固体晶体内部和晶粒颗粒边界存在的缺陷对材料流变性能的影响，表达出材料内部结构的 [[ 物理常数 ]] ，亦即材料的物理流变模型。
==研究方法==
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。例如利用材料试件的拉压剪试验，探求应力、应变与时间的关系，研究屈服规律和材料的长期强度。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。
===粘度计法===
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；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，以求得牛顿粘滞系数和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 ]] 等。
对弹性和粘弹性材料的实验方法分为 [[ 蠕变试验 ]] 、应力松弛试验和 [[ 动力 ]] 试验三种：
===蠕变实验===
对材料进行蠕变实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；以及在梁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。
===应力松弛===
除蠕变和应力松弛这类静力试验外，还可进动力试验行，即对材料试件施加一定频谱范围内的正弦振动作用，研究材料的动力效应。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。
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。
==发展前景==
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，例如 [[ 高分子材料流变学 ]] 、断裂流变力学、 [[ 土流变学 ]] 、 [[ 岩石流变学 ]] 以及应用流变学等等。在理论研究上，已超出均匀 [[ 连续介质 ]] 的概念，开始探索离散介质、非均匀介质以及非相容弹性介质的 [[ 流变特性 ]] 。 [[ 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。
==视频==
==流变学基础==
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==参考文献==
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[[Category:400 應用科學類]]