基本原理动态剪切仪
流变学名词解释和填空题更正版
1、简单剪切流动在两个无限大的平行板之间充满液体，其中一板固定，另一板平行移动，流体在此移动板曳引作用下所形成的流动称为简单剪切流动2、粘度对牛顿流体，可以定义粘度即剪切应力与剪切速率之比对非牛顿流体，与牛顿流体类比，可以定义η=δ/γ为表观剪切粘度；同时定义η为微分剪切粘度或称真实剪切粘度。
3、松弛松弛指在一定的温度和较小的恒定应变下，材料的应力随时间增加而减小的现象。
4、蠕变指在一定的温度和较小的恒定外力（拉力、压力或扭力）等作用下,材料的形变随时间增加而增大的现象。
5、剪切速率对简单剪切流动，剪切速率γ ,即剪切应变与剪切时间之比；对非简单流动,剪切速率1.流变学：是研究材料流动及变形规律的科学。
2、熔融指数：在一定的温度和负荷下，聚合物熔体每lOmin通过规定的标准口模的质量，单位g/10min。
3、表观剪切黏度：聚合物流变曲线上某一点的剪切应力与剪切速率之比4、牛顿流体：指在受力后极易变形,且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。
5、可回复形变：粘弹性流体在一定时间内维持该形变保持恒定，而后撤去外力，使形变自然恢复，发现只有一部分形变得到恢复，另一部分则作为永久变形保留下来，其中可恢复形变量Sr表征流体在形变过程中储存弹性能的大小。
6、粘流活化能：是描述物料粘-温依赖性的物理量，是流动过程中，流动单元用于克服位垒(分子间作用力）以便更换位置所需要的能量，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量或者每摩尔运动单元所需要的能量。
它表征粘度对温度的依赖性，E越大, 粘度对温度的依赖性越强，温度升高，其粘度下降得越多7、线性弹性体的剪切模量为剪切应力和剪切应变之比8、线性粘弹性体的剪切松弛模量G(t) = ^U，其中，S(A，t)为随时间变化的剪切应力函数，ε为剪切应变9、临界分子量在进行聚合物熔体粘度的测定时，lgn与lgZw有线性关系，Zw是分子量大小的量度，即主链上原子数的平均值，在某一分子量值前后直线斜率发生突变，这一分子量称临界分子量Mc.10、触变性流体凡流体在恒温和恒定的切变速率下，粘度随时间递减的流体为触变体。
《剪切波测试规范》课件
试件制备
正确选择、切取试件，并做好表面处理。
测试方案销售
通过设备前端面板输入测试参数和设备 信息，启动测试程序。
实验室设备与仪器
信号发生器
用于产生剪切波信号。
接收器
接收剪切波信号，并将其转换成电信号。
振动台
产生对试样施加的相应剪切应力。
滤波器
根据需要了滤波处理收到的信号。
样本准备与测试方法
试样制备
规定严格的实验操作过程，确保测试结果真实可靠。
剪切波测试的原理
波动方程
剪切波为弹性波，传播时满足波 动方程。
牛顿定律
剪切波是由剪切应力引起的，满 足牛顿第二定律。
动态应力
剪切波通过传递动态应力来进行 直接检测。
剪切波测试的步骤
1
设备安装
Байду номын сангаас
2
先进行传感器配置，再用设备将试件夹
紧。
3
数据处理
4
获得准确的测试结果，并进行数据处理 以得到必要的信息。
在测试前应校正仪器，调 整设备，以及进行试验数 据有效性的测算和分析。
总结与展望
总结
规范的剪切波测试保障了测试的精确性、可靠性和 可比性，是材料检验的重要手段和技术。
展望
随着现代科技的不断发展，剪切波测试中新的设备、 仪器和方法将不断诞生，并将应用到更广泛的领域 和行业中。
剪切波测试规范
欢迎来到本次剪切波测试规范课件。通过本次课件，您将学习到剪切波测试 的原理、步骤、实验室设备与仪器、样本准备与测试方法、常见的测试问题 与解决方法，以及总结与展望。
规范的意义
提高测试准确性
规范操作流程，减小测试误差。
确保数据可比性
SHRP实验原理与弯曲流变仪DSR使用方法(ppt 59页)
4.2 测试程序目的及释义
• SHRP标准测试程序意义： • 1. Original Binder（原样沥青单点测试实验）
用于检测64℃下，原样沥青的车辙因子是否符合标准（G*/sin δ>1kPa即符合64℃标准）。 • 2. Original Binder Grade（原样沥青等级区分实验）
剪切应力（施加外力） 剪切粘度 =
剪切速率（运动速度）
Pa.s
单位（Unit）
Pascal second Pa.s (SI)
Poise
P (CGS)
1 Pa.s = 10 P, 1 mPa.s = 1 cP
2.1 DSR测试区域
胶料样品
测试胶料的物理特性，包括： 硬度, 弹性和粘性
5.CVOR-ADS硬件及软件操作步骤
操作步骤概要
• 5.1 开机步骤 • 5.2 测试程序及夹具选择 • 5.3 实验步骤 • 5.4 数据分析及保存 • 5.5 实验结束 • 5.6 实验注意事项
5.1 开机步骤
• 1.打开空压机电源，空压机开始工作，待空压机上压力表气压至少超过5bar后，接通压 缩空气过滤器处空气阀门（将过滤器开关下扳即可）
• 5.点击软件上“start”按钮，夹具下压至某一间距处，刮样工具沿上下夹具外沿将 多余样品刮去，刮样要尽量贴紧上下夹具，且不要带出样品。将水位限制罩插在 下方ADS内插孔内，并继续调节进水阀，直至水将样品完全浸泡且不溢出ADS进 样结束后，拔开插销，点击软件上确认按钮，仪器将继续下压50微米后开始测试；
上板振荡 下板固定
上板 (振荡)
锡膏黏度测试仪原理
锡膏黏度测试仪原理
锡膏黏度测试仪是用于测量锡膏（焊膏）黏度的设备，黏度是指液体流动的阻力，通常以粘度单位（如Pa·s或cP）来表示。
锡膏的黏度对于印刷、焊接等工艺有重要影响，因此需要通过专门的测试仪器来进行测量。
以下是锡膏黏度测试仪的原理：
1.旋转圆锥法：
锡膏黏度测试仪一般采用旋转圆锥法。
测试时，将含有锡膏的样品放置在测量容器中，然后在锡膏表面放置一个旋转的锥形探头。
探头的旋转引起锡膏的剪切，测量所需的扭矩和旋转速度。
2.剪切力测量：
当锡膏被旋转圆锥剪切时，它会受到一定的剪切力。
测试仪器通过测量应用在旋转圆锥上的扭矩（剪切力），以及旋转的角速度，来计算锡膏的黏度。
3.流变学原理：
锡膏的黏度是一个动态的参数，随着剪切速率的变化而变化。
流变学原理用于描述液体或半固态物质的变形和流动特性，而锡膏黏度测试仪正是基于这一原理工作的。
4.旋转控制和数据采集：
锡膏黏度测试仪通过旋转控制系统控制旋转圆锥的运动，同时使用传感器测量扭矩和旋转速度。
这些数据被采集并用于计算锡膏的黏度。
5.温度控制：
黏度与温度密切相关，因此锡膏黏度测试仪通常配备有温度控制系统，以保持测试温度恒定。
测试过程中需要考虑和记录温度对黏度
的影响。
通过以上原理，锡膏黏度测试仪可以准确地测量锡膏在不同剪切速率下的黏度，为生产工艺提供重要的参考数据，确保锡膏在印刷和焊接过程中的性能稳定。
3-动态热机械分析解读
1 热机械分析 1-1 热膨胀法
体热膨胀法：温度升高1度，试样体积膨 胀（或收缩）的相对量：
γ= △V /（V0 △T）
γ —体膨胀系数（1/K） V0—初始体积 △T—试验温度差
1 热机械分析 1-1 热膨胀法
DIL 402 PC热膨胀仪 德国
1 热机械分析 1-1 热膨胀法
第5章 3-动态热机械分析
Dynamic Thermal Mechanical Analysis, DMA
1 热机械分析 热膨胀法
1、零负荷测定
2、静态负荷测定
静态热机械 动态热机械
3、动态负荷测定
1 热机械分析 1-1 热膨胀法
定义：在程序控温下，测量物质在可忽
略负荷时尺寸与温度关系的技术。
线热膨胀法 体热膨胀法
1 热机械分析 1-2 静态热机械分析
千分表
负荷 介质 压头
温度
样品
例6 塑料维卡软化点测定（针入度）
1 热机械分析 1-2 静态热机械分析
千分表
负荷 介质 压头
温度
样品
例6 塑料热变形温度测定（弯曲法）
1 热机械分析 1-2 静态热机械分析
△L
PC PVC
LDPE HDPE
T/℃
例6 温度-弯曲形变曲线（弯曲法）
2 动态热机械分析 2-3 基本原理
线性粘弹性行为：
σ = ε0 E’ sin(ωt) + ε0 E’’ cos (ωt)
E’ = ( σ0 / ε0 ) COS δ E’’ = ( σ0 / ε0 ) sin δ
2 动态热机械分析 2-3 基本原理
E‘
Tanδ
玻璃化转变 α 次级松弛转变 δ γ
静态热机械分析及动态热机械分析
G*为切变模量时，
= E '+iE"
(3) 实数模量或储能模量(storage modulus)，反应 形变过程由于弹性形变而储存的能量，也叫弹 性模量（flexible modulus）. 与应变相差p/2的虚数模量，是能量的损耗部分, 为耗能模量.
因此在程序控温的条件下不断地测定高聚物 E’、E’’和tand值，
则 可 得 到 如 图 1 . 2 所 示 的 动 态 力 学 — 温 度 谱
（动态热机械曲线）。
图1.2 典型的高聚物动态力学-温度图谱
图1.3 典型非晶态高聚物的DMA温度谱.
二、动态热机械分析仪
动态热机械分析仪的种类很多。主要有： 1.扭摆法（TPA） 2.扭辫法（TBA） 3.强迫共振法DMA——振簧法 4.强迫非共振法——粘弹谱仪 强迫非共振法是目前最好的动态热机械测定法。由于它是强 迫非共振型，温度和频率是两个独立可变的参数，因此它可得 到不同频率下的DMA曲线。同时也可以得到不同定温条件下的
离以及分子链各层次的运动都十分敏感。所以它是研究高聚物
分子运动行为极为有用的方法。
如果施加在试样上的交变应力为 s ，则产生的应变为 e ，由 于高聚物粘弹性的关系其应变将滞后于应力，则 e 、 s 分别可 以下式表示。
s (t) = s0eiwt
(1)
e (t) = e0ei(wt -d)
(2)
一、高聚物的动态力学——温度行为
所谓动态力学是指物质在变负载或振动力的作用下所发生
的松弛行为。DMA就是研究在程序升温条件下测定动态模量
和阻尼随温度的变化一种技术。高聚物是一种粘弹性物质，因 此在交变力的作用下其弹性部分及粘性部分均有各自的反应， 而这种反应又随温度的变化而改变。高聚物的动态力学行为能 模拟实际使用情况，而且它对玻璃化转变，结晶、变联、相分
沥青动态剪切流变性安全操作及保养规程
沥青动态剪切流变性安全操作及保养规程1. 引言沥青动态剪切流变性是指沥青在外界力作用下的流变性质，是沥青性能评价中重要的参数之一。
本文档旨在介绍沥青动态剪切流变性的基本概念，以及安全操作和保养规程，以确保工作环境的安全，提高工作效率。
2. 沥青动态剪切流变性概述沥青是一种黑色或棕色油质物质，主要用于道路建设。
沥青在施工过程中经常需要进行剪切流变性测试，以评估其流变性能。
2.1 动态剪切流变性测试原理动态剪切流变性测试是通过施加正弦剪切应力和测量应力-应变响应来评估沥青的流变性质。
一般常用的测试方法有扭转试验、动态剪切粘度试验等。
2.2 测试结果分析方法根据测试结果可得到沥青的混合流变模量、相位角等参数，这些参数可以用于评估沥青的流变性能，判断其适用性和质量。
3. 安全操作规程3.1 实验室准备•实验室应具备良好的通风系统和消防设备，确保实验环境安全。
•检查实验设备和试验仪器是否正常工作。
•检查实验用沥青样品的质量和数量。
3.2 试验前操作•佩戴个人防护装备，包括实验服、手套、安全眼镜和防护口罩。
•打开实验设备，预热设备至所需温度。
•校准测试仪器，确保准确度和可靠性。
3.3 试验操作•根据试验要求制备沥青样品。
•将样品放入试验设备中。
•设置试验参数，如温度、频率、剪切应力等。
•开始试验，记录测试数据。
•根据需要进行多组试验，以获得准确的结果。
3.4 试验后操作•关闭试验设备，清理试验现场。
•处理废弃物和污染物，确保环境卫生和安全。
4. 保养规程4.1 定期维护设备•按照设备说明书进行定期维护，保证设备正常工作。
•定期检查设备的电气连接、润滑系统和冷却系统。
4.2 清洁设备•每次试验结束后，清洁试验设备，清除残留的沥青和污垢。
•使用合适的清洁剂，避免对设备造成损害。
4.3 定期校准仪器•定期校准测试仪器，确保准确度和可靠性。
•根据仪器的使用说明书，进行校准操作。
4.4 设备存储•对不经常使用的设备，进行适当的存储，避免损坏和污染。
动态剪切流变仪
使用者通常在安装试样前设置间隙，而设置间隙 值是在期望值（1㎜或2㎜）上，增加0.05㎜，在 试验最终修整后，再用微米轮把这0.05㎜的额外 间隙去掉。 试验用的沥青试样直径和DSR的振荡板的直径相 同。准备试样有两种方法： ①沥青以适当的量直接倒向旋转轴，使材料有合 适的厚度。 ②用试模制作沥青试样，然后把沥青试样置于 DSR的旋转轴和固定板之间。
数据提交
DSR能够测量沥青对温度、频率和应变水平的反应。然而， S u p e r p a v e规范要求在G*和δ值用特定的条件进行试 验。因此试验结果同S u p e r p a v e规范的要求做对照， 确定其一致性就了一件简单的事。完整的实验报告包括： ①G*，精确到三位有效数字; ②δ,精确到0.1度； ③试验板的尺寸，精确到0.1㎜，间隙精确到 0.001㎜； ④试验温度，精确到0.1℃；
DSR试验设备
工作原理
DSR的工作原理很直观，沥青试样夹在来回振荡 的旋转轴和固定板之间，振荡板（常叫做旋转轴） 从起点A开始转动到B点。振荡板再从B点转回，经 过A点到C点，从C点再转回A点。此运动从A到B到 C，再回到A形成了一个循环，如下图所示
应力应变关系
当力（或剪应力）通过旋转轴加到沥青上时，DSR就会 测量沥青对此施加的力的反应（或剪应变）。如果沥青是 一个完全的弹性材料，其反应就与瞬间施加的力相一致， 两者间得时间滞后就为零。若是完全的粘性材料，荷载和 反应之间的时间滞后就会很大，如下图所示。冰冷沥青的 情形就像弹性材料，温度高的沥青就像粘性材料。
⑤试验频率，精确到0.1rad/s； ⑥应变振幅，精确到0.01%
SHRP沥青PG分级标准中的DSR
SHRP的沥青PG分级既是按照路用性能实现的沥青分级，这 一分级方法具有明确的粘弹性力学性能依据，也是有良好 的路用性能依据，是一种典型的沥青性能标准。在SHRP的 沥青PG分级中分别将粘弹性特征函数G*/sin δ和G*sin δ分 别评价沥青高温特性和疲劳特性的技术指标。 G*/sin δ为损失剪切柔量J的倒数，根据蠕变柔量的定义， J为蠕变过程中的耗能分量。因此，J越小，即sin δ越大， 沥青在高温时的耗能越少，流动变形越小，抗车辙能力也 就越强，所以采用G*/sin δ作为反映沥青材料的永久性变 形的指标。
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沥青路面以其优越的路用性能得到全世界范围内的推广应用．但是近年来，高等级沥青路面在使用早期就出现诸如网裂、剥落和松散等病害并逐步扩展，严重影响行车质量和效益．沥青路面的早期破坏除了设计、施工等方面的原因外，还与沥青的老化密切相关．沥青路面在使用过程中，表层沥青老化后产生脆性，劲度大大增加，破坏应变变小，在冬天容易产生温缩裂缝，导致路面开裂．沥青老化后导致沥青路面的抗疲劳性能下降，路面产生疲劳裂缝．因此研究沥青的抗老化性能，对提高沥青路面使用质量有重的现实意义
1.基本理论
动态剪切流变仪（Dynamic Shear Rheometer，简称DSR，如图1所示）通过给沥青试样施加一个正弦变化的交变应力，产生一个正弦交变应变力，而这两个应力是有相位差的。
由试验数据得出复数剪切模量*
G，相位角δ。
*G即最大剪应力与最大剪应变的比值，是总阻力的表征，它包括实数轴分量'G及虚数轴分量''G，其中：'G称为动力弹性模量，即弹性部分，反映沥青变形过程中储存的能量；''G称为损失弹性模量，即粘性部分，相当于动粘度η产生的损失弹性模量，反映沥青在变形过程中由于内部摩擦产生的以热的形式散失的能量。
相位角δ是由于材料粘性成分的影响，对材料输入正弦应力与产生的正弦应变响应不同步，滞后一定相位角产生的，是沥青结合料的弹性与粘性的成分比例指标。
图1动态剪切试验基本原理
Fig.1 Principle of operation of DSR
粘温指数VTS指的是能够表征粘度η与温度t的关系的一个参数。
其中粘度η可以通过DSR试验数据中的*G、δ及加载频率ω通过式（1）求得：
4.86281(
)sin G ηωδ*= （1） 其中：*G —复数剪切模量；ω—加载频率；δ—相位角。
换算得到粘度后，有四种方法构建粘度-温度坐标系来求得VTS 。
纵坐标都取lgη的对数坐标，横坐标分别为摄氏温度坐标、摄氏温度的对数坐标、兰金式温度的对数坐标、开式温度的对数坐标。
摄氏温标： 1212
lg(lg )lg(lg )VTS t t ηη-=- （2） 1212lg(lg )lg(lg )lg lg VTS t t ηη-=
- （3） 兰金氏温标： 12,1,2
lg(lg )lg(lg )lg g R R VTS T l T ηη-=- （4） 开氏温标： 12,1,2lg(lg )lg(lg )lg lg K K VTS T T ηη-=
- （5） 其中：VTS —粘温指数；η1，η2—相邻温度对应粘度；t —摄氏温度；R T —兰金氏
温度，R T =1.8t +491.67；K T —开氏温度，K T =t +273.13。