剪切速率 基本概述 流体的流动速相对圆流道半径的变化速率—剪切速率(shear rate)公式：剪切速率=流速差/所取两页面的高度差 塑料熔体注塑时流道的剪切速率一般不低于1000ˉS 浇口的剪切速率一般在100000ˉS—1000000ˉS 具体介绍 粘度为液体分子内摩擦的量度，也是物体粘流性质的一项具体反映。粘度的定义为一对平行板，面积为A，相距dr，板间充以某液体。今对上板施加一推力F，使其产生一速度变化du。由于液体的粘性将此力层层传递，各层液体也相应运动，形成一速度梯度du／dr，称剪切速率，以r′表示。F／A称为剪切应力，以τ表示。剪切速率与剪切应力间具有如下关系：（F ／A）=η（du／dr），此比例系数η即被定义为液体的剪切粘度（另有拉伸粘度，剪切粘度平时使用较多，一般不加区别简称粘度时多指剪切粘度），故η=（F／A）／（du／dr）=τ／r′。 粘度单位常用“泊”，以P表示。部分粘度单位换算如下： 1泊（P）=0.1牛顿秒／米2（Ns/m2）=3.6×102千克／米时（kg/mh）、1千克力秒／米2（kgfs/m2）=1Pa.s=98.07泊（P）。 PVC与大部分聚合物一样，影响其粘度的因素有： 1，温度T，PVC粘度随温度升高呈指数下降。 当剪切速率r′=100/s时，温度T=150℃， 软质PVC的粘度η=6200 Pa.s=608047泊（P）。 硬质PVC的粘度η=17000 Pa.s=1677900泊（P）。 温度T=190℃， 软质PVC的粘度η=310 Pa.s=30597泊（P）。 硬质PVC的粘度η=600 Pa.s=59220泊（P）。 2，剪切速率r′，剪切速率r′增加，PVC粘度下降。 温度T=150℃时，剪切速率r′=100/s， 软质PVC的粘度η=6200 Pa.s=608047泊（P）。 硬质PVC的粘度η=17000 Pa.s=1677900泊（P）。 剪切速率r′=1000/s， 软质PVC的粘度η=900 Pa.s=88263泊（P）。 硬质PVC的粘度η=2000 Pa.s=197400泊（P）。 3，压力，在同一温度下，增压会增加PVC的粘度。 剪切应力为τ，剪切速率为Y，则粘度η＝τ/Y，称为动力粘度，单位为Pa.s（泊），常用单位为mPa.s （如一般原油测试的粘度）。 一般现在流变仪测试的粘度结果都是1/s；而一些以前的粘度计测试的结果却是rpm，它换算成1/s估计有些困难，因为它的转子属于相对测试系统，转子尺寸和测量杯的尺寸的影响，无法准确得到其剪切速率。
第6讲教学方案——剪切与挤压的实用计算
§2-13剪切和挤压的实用计算 1．工程上的剪切件 通过如图3-1所示的钢杆受剪和图3-2所示的联接轴与轮的键的受剪情况，可以看出，工程上的剪切件有以下特点： 1）受力特点 杆件两侧作用大小相等，方向相反，作用线相距很近的外力。 2）变形特点 两外力作用线间截面发生错动，由矩形变为平行四边形。(见动画：受剪切作用的轴栓)。 因此剪切定义为相距很近的两个平行平面内，分别作用着大小相等、方向相 对（相反）的两个力，当这两个力相互平行错动并保持间距不变地作用在构件上时，构件在这两个平行面间的任一（平行）横截面将只有剪力作用，并产生剪切变形。 2．剪应力及剪切实用计算 剪切实用计算中，假定受剪面上各点处与剪力Q 相平行的剪应力相等，于是受剪面上的剪应力为 A Q =τ （3-1） 式中：Q —剪力；A —剪切面积 τ—名义剪切力 剪切强度条件可表示为： []ττ≤=A Q （3-2） 式中：[]τ—构件许用剪切应力。
剪切面为圆形时，其剪切面积为： 4 2 d A π = 对于如图3-3所示的平键，键的尺寸为l h b? ?，其剪切面积为：l b A? =。 例2-14电瓶车挂钩由插销联接，如图3-4a。插销材料为20#钢，[]MPa 30 = τ，直径mm 20 = d。挂钩及被联接的板件的厚度分别为mm 8 = t和mm 12 5.1= t。牵引力kN 15 = P。试校核插销的剪切强度。 解：插销受力如图3-4b所示。根据受力情况，插销中段相对于上、下两段，沿m—m和n —n两个面向左错动。所以有两个剪切面，称为双剪切。由平衡方程容易求出 2 P Q= 插销横截面上的剪应力为 () []τ π τ< = ? ? ? = = - MPa 9. 23 10 20 4 2 10 15 2 3 3 A Q 故插销满足剪切强度要求。 例2-15 如图3-8所示冲床，400 max = P kN，冲头 []400 = σMPa，冲剪钢板360 = b τMPa，设计冲头 的最小直径值及钢板厚度最大值。 解：（1）按冲头压缩强度计算d []σ π σ≤ = = 4 2 d P A P 所以
第3章 剪切和挤压的实用计算 3.1 剪切的概念 在工程实际中，经常遇到剪切问题。剪切变形的主要受力特点是构件受到与其轴线相垂直的大小相等、方向相反、作用线相距很近的一对外力的作用(图3-1a)，构件的变形主要表现为沿着与外力作用线平行的剪切面(n m -面)发生相对错动(图3-1b)。 图3-1 工程中的一些联接件，如键、销钉、螺栓及铆钉等，都是主要承受剪切作用的构件。构件剪切面上的内力可用截面法求得。将构件沿剪切面n m -假想地截开，保留一部分考虑其平衡。例如，由左部分的平衡，可知剪切面上必有与外力平行且与横截面相切的内力Q F (图3-1c)的作用。Q F 称为剪力，根据平衡方程∑=0Y ，可求得F F Q =。 剪切破坏时，构件将沿剪切面(如图3-la 所示的n m -面)被剪断。只有一个剪切面的情况，称为单剪切。图3-1a 所示情况即为单剪切。 受剪构件除了承受剪切外，往往同时伴随着挤压、弯曲和拉伸等作用。在图3-1中没有完全给出构件所受的外力和剪切面上的全部内力，而只是给出了主要的受力和内力。实际受力和变形比较复杂，因而对这类构件的工作应力进行理论上的精确分析是困难的。工程中对这类构件的强度计算，一般采用在试验和经验基础上建立起来的比较简便的计算方法，称为剪切的实用计算或工程计算。 3.2 剪切和挤压的强度计算 3.2.1 剪切强度计算 剪切试验试件的受力情况应模拟零件的实际工作情况进行。图3-2a 为一种剪切试验装置的简图，试件的受力情况如图3-2b 所示，这是模拟某种销钉联接的工作情形。当载荷F 增大至破坏载荷b F 时，试件在剪切面m m -及n n -处被剪断。这种具有两个剪切面的情况，称为双剪切。由图3-2c 可求得剪切面上的剪力为 2 F F Q =
材料力学剪切力的概念 材料力学的定义很清楚：“剪切”是在一对（1）相距很近、（2）大小相同、（3）指向相反的横向外力（即垂直于作用面的力）作用下，材料的横截面沿该外力作用方向发生的相对错动变形现象。能够使材料产生剪切变形的力称为剪力或剪切力。发生剪切变形的截面称为剪切面。 判断是否“剪切”的关键是材料的横截面是否发生相对错动。因此，菜刀切菜不是剪切现象（因蔬菜的横截面没有发生相对错动），而用剪刀剪指甲则是（指甲的横截面发生相对错动。注：用指甲剪剪指甲不是一种剪切现象，虽然它同样能把指甲剪下来。为什么？）。 至于“剪切力”的来源，当然是压力造成的。也可以说，剪切力是一种特殊形式的压力。 流变学是针对物体的流动和变形所展开的研究科目。涂料配方中颜料的选择，流变性能是一项极其重要的指标。简单的说，颜料添加入涂料基料中将不可避免的改变涂料的流变特性。 反映流变性能最常用的指标就是涂料体系的粘度。当涂料体系流动的时候，通过粘度，我们很容易了解到流体发生的变化。如果是在任意小的外力下都可以流动的流体，同时所加的剪切应力的大小（单位面积上流体所受的力）和流体的速度梯度（D）（也被称之为剪切速率，即流体受力以后两层流体间的速度随位置的变化率）成正比，
我们称之为牛顿流体。 从本质上讲，黏度是流体抗拒流动的一种性质，是流体分子间相互吸引而产生的阻碍分子间相对运动能力的量度，即流体流动的内部阻力。而牛顿流体中切应力和速度梯度D的比值是固定不变的。此项比值被称为液体黏度系数，简称黏度。然而有另一种流体，背离了上述的比例关系，被称为非牛顿流体。非牛顿流体分为塑性流体，触变性流体，假塑性流体，膨胀性流体等不同类型。 当一种流体受到外力作用时，并不立即开始流动。只有在所加外力大到某一程度时才开始流动。流体开始流动所需的最小切应力被称为屈服值。此类流体被称为属于非牛顿流体的塑性流体。黏度已不能独立于所受切应力之外而保持不变。而是随着剪切速率的变化呈现复杂的变化。大体上说，随着剪切速率的上升，黏度往往会下降。通常的解释是剪切力破坏了涂料体系的内部结构。在绝大多数情况下，一旦剪切力消失，涂料体系的结构将恢复。此种流体特性在涂料工业中有非常大的现实意义，能导入此种特性的助剂称为触变剂。此类流体称为触变性流体。 当剪切应力到达一定值时，液体突然开始流动，在低中剪切力作用下基本呈现牛顿流体特性，在高剪切力作用下，粘度随剪切速率增加而下降的流体被称为假塑性流体。粘度随剪切速率增加而增加的流体被称为膨胀性流体，也称剪切变稠流体。在剪切力作用下，流体将很快变得不能移动，形成近似刚性结构。流变性能对于涂料生产的分散阶段，涂料仓储阶段和施工阶段都具有非常重大的意义。
一、剪切应力的计算 要获得剪切面上的应力，应当首先考查剪切面上的内力。当构件受剪切作用时，在剪切面上自然要产生内力，内力的大小和方向可用裁面法求得。还是以螺栓受力为例，如图5-9所示。利用裁面法将螺栓沿剪切面m-m 截开，取其中的一部分为研究对象(本例取下半部分)，由平衡条件可知，螺栓上半部分对下半部分的作用力的合力与外力F 是一对平衡力，它们大小相等、方向相反、作用线相互平行，该力F s 与剪切面m-m 相切，称之为剪力。 图5-9 截面法求取剪力示意图 根据平衡条件可知，为保持下半部分螺栓的平衡，作用在剪切面上的内力F s 与外力F 平衡，运用平衡方程可求出内力即剪力的大小为： F s ＝F (5-1) 虽然已经求得了剪切内力，但还不能对直接求取剪切应力，因为还不知道剪切面上的应力分布情况。一般情况下，剪力在剪切面上的分布是很复杂的，像螺栓在外力的作用下不仅发生剪切变形，还有微小的拉伸变形、弯曲变形等。如果进行精确计算，难度很大，但由于螺栓长度比较短、剪切面比较小，所以发生的拉伸变形、弯曲变形可以忽略不计，所以常采用较为实用的工程计算方法。此时只考虑连接件的主要变形——剪切变形，可以认为这时的剪切面上只有剪力作用，面且剪力在剪切面上是均匀分布的。因此，剪切面上的剪切应力(通常称为剪应力或切应力)大小为： s F A τ= (5-2) 式中，τ称为剪应力，F s 为剪切面上的剪力，A 为受剪构件的剪切面面积。剪应力τ的单位与正应力一样，用MPa(N ／mm 2)或Pa(N ／m 2)来表示。 注意，利用式(5-2)很出的剪应力数值，实际上是平均剪应力、是以剪切面上的剪力均匀分布这一假定为前提的，故又称为名义剪应力，名义剪应力实际上就是剪切面上的平均剪应力。 二、剪切应变的计算 为分析物体受剪力作用后的变形情况，从剪切面上取一直角六面体分析。如图5-10所示，在剪力作用下，相互垂直的两平面夹角发生了变化，即不再保持直角，则此角度的改变量γ称为剪应变、又称切应变。它是对剪切变形的一个度量标准，通常用弧度(rad)来度量。在小变形情况下，γ可用tanγ来近似，即 tan ee ff ae bf γγ''≈= = ' ae bf dx '== (5-3)
1. 乳胶粒子流变性质作为高聚物溶液／熔体流变性质的典型代表，已被研究了近百年，但到目前尚有一些内在的流变机理未完全被揭示。例如流体的零切粘度(这里是指任意一流体流动层与相邻流体静止层间的层间剪切粘度,用η0表示)。尽管许多文献基于数学推导的方式已经给出了相关的流体动态粘度性质关系，但对于流体层间的零切粘度，迄今仅给出一个并不确切的定义。零切粘度(η0)是一个与时间无关的值，它直接反映了流体层间的微观属性，是评价不同高聚物溶液流体粘度和流体层间化学特性的重要基本参数。本文阐述聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒子体系流动特性与其流变性质的对应关系，同时确定流体层间的零切粘度求值方法，并依据实验数据，求出了不同粒径聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒子体系的η0值。 参考文献见附件二：《聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒子流变特性及零切粘度的研究》 2.乳状液在工业中有着广泛的应用。乳状液最重要的特性是稳定性,乳状液的稳定性主要是由油水界面膜的强度决定的。界面膜稳定是乳状液稳定的一个重要因素。界面粘度是油水界面膜的一种重要性质,是界面膜强度的反映,对乳状液的稳定性有很大的影响。界面剪切粘度的大小取决于成膜物质排列的紧密程度,成膜物质相互作用力的大小和是否有结构形成。 表面活性剂和固体粒子对煤油--水动态界面剪切粘度的影响,结果表明: 1) 表面活性剂和固体粒子的存在可以改变油水界面膜的流变特性,
提高界面膜剪切粘度,提高油水界面膜的强度。 2) 表面活性剂在油水界面上的吸附是可逆吸附,而固体粒子在油水 界面上的吸附是不可逆吸附。 参考文献见附件三：《表面活性剂和固体粒子对动态界面剪切粘度的影响》 3.在低的总相对分子质量下，引入支链通过降低粘度会改变许多聚合物的线性粘弹行为。然而，当支链的相对分子质量大于缠结相对分子质量时，观察到了低剪切粘度的增加，即零剪切黏度增加了。 链的结构影响着整体流变性能，在同等的相对分子质量下，星形支化结构的回转半径小，溶液的粘度低。详细的流变分析证实：在几种频率下对其进行振荡剪切时，线性和星形支化结构具有截然不同的响应。当与同等相对分子质量的线性材料比较时，在线性粘弹区支化材料具有较高的低剪切粘度。不过，支化材料粘度对剪切速率的依赖性高得多，造成在高的剪切速率下粘度较低。在较高的剪切速率下，支化材料具有较低的粘度，这就表明加工性能获得了改善。 同时根据高分子物理课本的记载，因为支化分子比同分子量的线型分子在结构上更为紧凑，使短支链高聚物的零切粘度比同分子量的线型高聚物略低一些。但是，如果支链长到足以相互缠结，则其影响就相当显著了，即零切粘度大幅增加。对于三臂支化和四臂支化高分子来说，这种变化更加明显。
§5-2 剪切实用计算 一、剪切应力的计算 要获得剪切面上的应力，应当首先考查剪切面上的内力。当构件受剪切作用时，在剪切面上自然要产生内力，内力的大小和方向可用裁面法求得。还是以螺栓受力为例，如图5-9所示。利用裁面法将螺栓沿剪切面m-m 截开，取其中的一部分为研究对象(本例取下半部分)，由平衡条件可知，螺栓上半部分对下半部分的作用力的合力与外力F 是一对平衡力，它们大小相等、方向相反、作用线相互平行，该力F s 与剪切面m-m 相切，称之为 剪力。 图5-9 截面法求取剪力示意图 根据平衡条件可知，为保持下半部分螺栓的平衡，作用在剪切面上的内力F s 与外力F 平衡，运用平衡方程可求出内力即剪力的大小为： F s ＝F (5-1) 虽然已经求得了剪切内力，但还不能对直接求取剪切应力，因为还不知道剪切面上的应力分布情况。一般情况下，剪力在剪切面上的分布是很复杂的，像螺栓在外力的作用下不仅发生剪切变形，还有微小的拉伸变形、弯曲变形等。如果进行精确计算，难度很大，但由于螺栓长度比较短、剪切面比较小，所以发生的拉伸变形、弯曲变形可以忽略不计，所以常采用较为实用的工程计算方法。此时只考虑连接件的主要变形——剪切变形，可以认为这时的剪切面上只有剪力作用，面且剪力在剪切面上是均匀分布的。因此，剪切面上的剪切应力(通常称为剪应力或切应力)大小为： s F A τ= (5-2) 式中，τ称为剪应力，F s 为剪切面上的剪力，A 为受剪构件的剪切面面积。剪应力τ的单位与正应力一样，用MPa(N ／mm 2)或Pa(N ／m 2)来表示。 注意，利用式(5-2)很出的剪应力数值，实际上是平均剪应力、是以剪切面上的剪力均匀分布这一假定为前提的，故又称为名义剪应力，名义剪应力实际上就是剪切面上的平均剪应力。
影响黏度的因素：1 温度一般来说,温度升高粘度下降 2 时间在玻璃转变区域内,形成的玻璃液体的黏度与时间有关 3 组成硅酸盐材料的黏度总是随着不同改性阳离子的加入而变化粘弹性:在一些特定的情况下,一些非晶体和多晶体在受到比较小的应力作用时可以同时表现出弹性和粘性. 滞弹性:无机固体和金属表现出的这种与时间有关的弹性 影响蠕变的因素:1 温度温度升高,稳态蠕变速率增大2应力稳态蠕变速率随应力增加而增大3显微结构随着气孔率增加,稳态蠕变速率也增大; 晶粒愈小,稳态蠕变速率愈大; 当温度升高时，玻璃相的黏度下降，因而变形速率增大，蠕变速率增大4组成组成不同的材料其蠕变行为不同 5 晶体结构随着共价键结构程度增加，扩散及位错运动降低，蠕变就小材料的理论断裂强度与弹性模量，表面能和晶格常数的有关 影响材料断裂强度的因素：1内在因素材料的物理性能，如弹性模量，热膨胀系，导热性，断裂能等 2 显微结构有相组成，气孔，晶界和微裂纹 3 外界因素温度，应力，气氛及试样的形状大小和表面能 4 工艺原料的纯度粒度形状成型方法等 材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是取决于裂纹的大小 防止裂纹扩展的措施：·1 应使作用应力不超过临界应力 2 在材料中设置吸收能量的机构3 人为地在材料中造成大量极微细的裂纹也能吸收能量，阻止裂纹扩展 陶瓷材料显微结构的两个参数是晶粒尺寸和气孔率 提高无机材料强度改进韧性的途径：1 微晶高纯度和高密度（消除缺陷）2提高抗裂能力和预加应力（热韧化技术）3化学强度改变化学组成（大离子换小离子）4相变增韧5弥散增韧6复合材料 影响热容的因素：1温度对热容的影响高于德拜温度时，热容趋于常数；低于时，与(T/θ)3成正比2 化学键弹性模量熔点的影响原子越轻，原子间的作用力越大3无机材料的热容对材料的结构不敏感4相变由于热量不连续变化，热容出现突变 热膨胀系数：物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象 影响热导率的因素：1温度的影响声子的自由程随温度升高而降低2显微结构的影响
拉伸、压缩与剪切 1 基本概念及知识要点 1.1 基本概念 轴力、拉（压）应力、力学性能、强度失效、拉压变形、胡克定律、应变、变形能、静不定问题、剪切、挤压。 以上概念是进行轴向拉压及剪切变形分析的基础，应准确掌握和理解这些基本概念。 1.2 轴向拉压的内力、应力及变形 1．横截面上的内力：由截面法求得横截面上内力的合力沿杆的轴线方向，故定义为轴力 F N ，符号规定：拉力为正，压力为负。工程上常以轴力图表示杆件轴 力沿杆长的变化。 2．轴力在横截面上均匀分布，引起了正应力，其值为 F A σ= N 正应力的符号规定：拉应力为正，压应力为负。常用的单位为MPa 、Pa 。 3．强度条件 强度计算是材料力学研究的主要问题之一。轴向拉压时，构件的强度条件是 []F A σσ= ≤N 可解决三个方面的工程问题，即强度校核、设计截面尺寸及确定许用载荷。 4．胡克定律 线弹性范围内，杆的变形量与杆截面上的轴力F N 、杆的长度l 成正比，与截面尺寸A 成反比；或描述为线弹性范围内，应力应变成正比，即 F l l E E A σε?= =N 式中的E 称为材料的弹性模量，EA 称为抗拉压刚度。胡克定律揭示在比例极限内，应力和应变成正比，是材料力学最基本的定律之一，一定要熟练掌握。 1.3 材料在拉压时的力学性能 材料的力学性能的研究是解决强度和刚度问题的一个重要方面。材料力学性能的研究一般是通过实验方法实现的，其中拉压试验是最主要、最基本的一种试验，由它所测定的材料性能指标有： E —材料抵抗弹性变形能力的指标；b s σσ,—材料的强度指标； ψδ, —材料的塑性指标。低碳钢的拉伸试验是一个典型的试验。
机油小知识 粘度指数 英文名：Viscosity Index. 粘度指数表示一切流体粘度随温度变化的程度。粘度指数越高，表示流体粘度受温度的影响越小，粘度对温度越不敏感。 根据粘度指数不同，可将润滑油分为三级：35—80为中粘度指数润滑油；80—110为高粘度指数润滑油；110以上为特高级粘度指数润滑油。粘度指数处于100—170的机油，为高档次多级润滑油，它具有粘温曲线变化平缓性和良好的粘温性。在较低温度时，这些粘度指数改进剂中的高分子有机化合物分子在油中的溶解度小，分子蜷曲成紧密的小团，因而油的粘度增加很小；而在高温时，它在油中的溶解度增大，蜷曲状的线形分子膨胀伸长，从而使粘度增长较大，弥补了基础油由于温度升高而下降的粘度。所以说粘度指数越高，粘度随温度变化越小。 润滑油的剪切稳定性能 英文名：SHEAR STABILITY INDEX (SSI) 在生产润滑油过程中，常常加入一种改善粘度和粘度指数性能的改进剂。这种润滑油添加剂均属于一些高分子聚合体。这些聚合物添加入润滑油基础油后，在遇到高温的情况下，聚合的分子链会发生膨
胀。而遇到低温的时候，由于分子链的缩合，也不至于对润滑油低温粘度的增加产生更多的不利影响，从而改善润滑油粘度和粘度指数。但是，嵌入大量粘度指数添加剂的润滑油在使用过程中，由于受机械设备应力剪切和热剪切的影响，往往导致润滑油粘度指数改进性能的下降，这种下降的评定值就是润滑油的剪切稳定性能。 一般情况下，高负荷高增压的汽车润滑油要求使用具有高剪切稳定性能的粘度指数改进剂。而某些中低档润滑油产品，由于使用周期相对较短，对剪切性能往往要求不高。剪切稳定性能的表述使用SSI,不高于55是发动机油剪切稳定性评定的最低值 剪切稳定性指数（SSI）---> SHEAR STABILITY INDEX (SSI) 在发动机运转或进行特殊测试时，黏指剂对油造成的不可逆黏度损失。有时也被称为永久剪切稳定性指数（PSSI）。SSI的计算方程是：SSI=100(Vo-Vs)/(Vo-Vb)，其中Vo=未经剪切的油品黏度，Vs=经过剪切的油品黏度，Vb=基础油的黏度。 欧洲发动机润滑油对剪切稳定的要求SSI值不能高于25，而美 国和套用API标准的我国汽车润滑油，对SSI的要求不可大于35。
水密度随温度变化表 t(℃) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 999.840 999.846 999.853 999.859 999.865 999.871 999.877 999.883 999.888 999.893 1 999.898 999.904 999.908 999.913 999.917 999.921 999.925 999.929 999.933 999.937 2 999.940 999.94 3 999.946 999.949 999.952 999.95 4 999.956 999.959 999.961 999.962 3 999.96 4 999.966 999.967 999.968 999.969 999.970 999.971 999.971 999.972 999.972 4 999.972 999.972 999.972 999.971 999.971 999.970 999.969 999.968 999.967 999.965 5 999.964 999.962 999.960 999.958 999.95 6 999.954 999.951 999.949 999.946 999.943 6 999.940 999.93 7 999.934 999.930 999.926 999.923 999.919 999.915 999.910 999.906 7 999.901 999.897 999.892 999.887 999.882 999.877 999.871 999.866 999.880 999.854 8 999.848 999.842 999.836 999.829 999.823 999.816 999.809 999.802 999.795 999.788 9 999.781 999.773 999.765 999.758 999.750 999.742 999.734 999.725 999.717 999.708 10 999.699 999.691 999.682 999.672 999.663 999.654 999.644 999.634 999.625 999.615 11 999.605 999.595 999.584 999.574 999.563 999.553 999.542 999.531 999.520 999.508 12 999.497 999.486 999.474 999.462 999.450 999.439 999.426 999.414 999.402 999.389 13 999.377 999.384 999.351 999.338 999.325 999.312 999.299 999.285 999.271 999.258 14 999.244 999.230 999.216 999.202 999.187 999.173 999.158 999.144 999.129 999.114 15 999.099 999.084 999.069 999.053 999.038 999.022 999.006 998.991 998.975 998.959 16 998.943 998.926 998.910 998.893 998.876 998.860 998.843 998.826 998.809 998.792 17 998.774 998.757 998.739 998.722 998.704 998.686 998.668 998.650 998.632 998.613 18 998.595 998.576 998.557 998.539 998.520 998.501 998.482 998.463 998.443 998.424 19 998.404 998.385 998.365 998.345 998.325 998.305 998.285 998.265 998.244 998.224 20 998.203 998.182 998.162 998.141 998.120 998.099 998.077 998.056 998.035 998.013 21 997.991 997.970 997.948 997.926 997.904 997.882 997.859 997.837 997.815 997.792 22 997.769 997.747 997.724 997.701 997.678 997.655 997.631 997.608 997.584 997.561 23 997.537 997.513 997.490 997.466 997.442 997.417 997.393 997.396 997.344 997.320 24 997.295 997.270 997.246 997.221 997.195 997.170 997.145 997.120 997.094 997.069 t(℃) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 25 997.043 997.018 996.992 996.966 996.940 996.914 996.888 996.861 996.835 996.809 26 996.782 996.755 996.729 996.702 996.675 996.648 996.621 996.594 996.566 996.539 27 996.511 996.484 996.456 996.428 996.401 996.373 996.344 996.316 996.288 996.260 28 996.231 996.203 996.174 996.146 996.117 996.088 996.059 996.030 996.001 996.972 29 995.943 995.913 995.884 995.854 995.825 995.795 995.765 995.753 995.705 995.675 30 995.645 995.615 995.584 995.554 995.523 995.493 995.462 995.431 995.401 995.370 31 995.339 995.307 995.276 995.245 995.214 995.182 995.151 995.119 995.087 995.055 32 995.024 994.992 994.960 994.927 994.895 994.863 994.831 994.798 994.766 994.733 33 994.700 994.667 994.635 994.602 994.569 994.535 994.502 994.469 994.436 994.402 34 994.369 994.335 994.301 994.267 994.234 994.200 994.166 994.132 994.098 994.063 35 994.029 993.994 993.960 993.925 993.891 993.856 993.821 993.786 993.751 993.716 36 993.681 993.646 993.610 993.575 993.540 993.504 993.469 993.433 993.397 993.361 37 993.325 993.280 993.253 993.217 993.181 993.144 993.108 993.072 993.035 992.999 38 992.962 992.925 992.888 992.851 992.814 992.777 992.740 992.703 992.665 992.628 39 992.591 992.553 992.516 992.478 992.440 992.402 992.364 992.326 992.288 992.250
2.剪切强度计算 (1) 剪切强度条件 剪切强度条件就是使构件的实际剪应力不超过材料的许用剪应力。 []s F A ττ= ≤ (5-6) 这里[τ]为许用剪应力，单价为Pa 或MPa 。 由于剪应力并非均匀分布，式(5-2)、(5-6)算出的只是剪切面上的平均剪应力，所以在使用实验的方式建立强度条件时，应使试件受力尽可能地接近实际联接件的情况，以确定试样失效时的极限载荷τ0，再除以安全系数n ，得许用剪应力[τ]。 []n ττ= (5-7) 各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规范中查取。 一般来说，材料的剪切许用应力[τ]与材料的许用拉应力[σ]之间，存在如下关系： 对塑性材料： []0.60.8[]τσ= 对脆性材料： []0.8 1.0[]τσ= (2) 剪切实用计算 剪切计算相应地也可分为强度校核、截面设计、确定许可载荷等三类问题，这里就不展开论述了。但在剪切计算中要正确判断剪切面积，在铆钉联接中还要正确判断单剪切和双剪切。下面通过几个简单的例题来说明。 例5-1 图5-12(a)所示电瓶车挂钩中的销钉材料为20号钢，[τ]＝30MPa ，直径d=20mm 。挂钩及被连接板件的厚度分别为t ＝8mm 和t 1＝12mm 。牵引力F=15kN 。试校核销钉的剪切强度。 图5-12 电瓶车挂钩及其销钉受力分析示意图 解：销钉受力如图5-12(b)所示。根据受力情况，销钉中段相对于上、下两段沿m-m 和n-n 两个面向左错动。所以有两个剪切面，是一个双剪切问题。由平衡方程容易求出： 2s F F = 销钉横截面上的剪应力为： 332151023.9MPa<[] 2(2010)4s F A ττπ-?===?? 故销钉满足剪切强度要求。 例5-2 如图5-13所示冲床，F max =400KN ，冲头[σ]=400MPa ，冲剪钢板的极限剪应力τb =360 MPa 。试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度。
HERCULES 高剪切粘度计操作说明 1. 仪器说明及用途: 仪器名称:HERCULES HI-SHEAR VISCOMETER 本仪器用于测试被测液在高剪切力作用下的流变性能。 2. 使用前检查及准备事项: 2.1 检查系统软件及测试仪是否处于正常工作状态。 2.2 将环境温度及待测液温度调整至25℃。 3 操作步骤: 3.1 打开计算机、打印机及Hercules粘度计电源。 3.2 打开桌面Win Shear程序，在"RUN"”菜单中选择“Auto”子菜单。 3.3 在“Auto”页面中输入以下内容 Input density Percent solids Temperature Operator name Sample name 3.4 单击“Auto”页面右下角“Parameters”。 3.5 在“Test Parameters”页面中根据测试要求输入以下内容 Bob Ramp Time Spring Set Max Rpm 3.6 完成“Test Parameters”页面内容后按“OK”确认。 3.7 把待测液用针筒置入杯子中，并把杯子锁定在仪器的杯子支撑器中。 3.8 将“Test Parameters”页面中选定的“Bob”旋紧到驱动轴上。” 3.9 将驱动杆通过手轮降至杯子底部，并吸附上防溅罩。 3.10 完成上述各项后，在“Auto Test”页面中单击“Run Test” 3.11 开始工作，并在微机上输出“扭矩与转速”关系图。 3.12“File”菜单选择打印（Print）或保存（Save）及“View”菜单中 “Calculations”子菜单（内含计算结果及转速与各对应粘度值关系）。 3.13 测试完成后并闭电源，并清洁“Bob”及杯子。 4. 注意事项： 4.1 把杯子装入或取出杯支撑器内必须小心，以免碰撞损坏杯子及支撑器。 4.2 若测试时发生意外情况，按紧急开关“EMERGENCY”中止作业。
剪切速率
剪切速率 基本概述 流体的流动速相对圆流道半径的变化速率—剪切速率(shear rate)公式：剪切速率=流速差/所取两页面的高度差 塑料熔体注塑时流道的剪切速率一般不低于1000ˉS 浇口的剪切速率一般在100000ˉS—1000000ˉS 具体介绍 粘度为液体分子内摩擦的量度，也是物体粘流性质的一项具体反映。粘度的定义为一对平行板，面积为A，相距dr，板间充以某液体。今对上板施加一推力F，使其产生一速度变化du。由于液体的粘性将此力层层传递，各层液体也相应运动，形成一速度梯度du／dr，称剪切速率，以r′表示。F／A称为剪切应力，以τ表示。剪切速率与剪切应力间具有如下关系：（F／A）=η（du／dr），此比例系数η即被定义为液体的剪切粘度（另有拉伸粘度，剪切粘度平时使用较多，一般不加区别简称粘度时多指剪切粘度），故η=（F／A）／（du／dr）=τ／r′。 粘度单位常用“泊”，以P表示。部分粘度单位换算如下： 1泊（P）=0.1牛顿秒／米2（Ns/m2）=3.6×102千克／米时 （kg/mh）、 1千克力秒／米2（kgfs/m2）=1Pa.s=98.07泊（P）。 PVC与大部分聚合物一样，影响其粘度的因素有： 1，温度T，PVC粘度随温度升高呈指数下降。 当剪切速率r′=100/s时，温度T=150℃，
软质PVC的粘度η=6200 Pa.s=608047泊（P）。 硬质PVC的粘度η=17000 Pa.s=1677900泊（P）。 温度T=190℃， 软质PVC的粘度η=310 Pa.s=30597泊（P）。 硬质PVC的粘度η=600 Pa.s=59220泊（P）。 2，剪切速率r′，剪切速率r′增加，PVC粘度下降。 温度T=150℃时，剪切速率r′=100/s， 软质PVC的粘度η=6200 Pa.s=608047泊（P）。 硬质PVC的粘度η=17000 Pa.s=1677900泊（P）。 剪切速率r′=1000/s， 软质PVC的粘度η=900 Pa.s=88263泊（P）。 硬质PVC的粘度η=2000 Pa.s=197400泊（P）。 3，压力，在同一温度下，增压会增加PVC的粘度。 剪切应力为τ，剪切速率为Y，则粘度η＝τ/Y，称为动力粘度，单位为Pa.s（泊），常用单位为mPa.s（如一般原油测试的粘度）。 一般现在流变仪测试的粘度结果都是1/s；而一些以前的粘度计测试的结果却是rpm，它换算成1/s估计有些困难，因为它的转子属于相对测试系统，转子尺寸和测量杯的尺寸的影响，无法准确得到其剪切速率。 一、流体流动的基本概念 1．剪切速率和剪切应力 液体与固体的重要区别之一是液体具有流动性，就是说，加很小的力就能使液体发生变形，而且只要力作用的时间相当长，很小的力就能使液体发生很大的变形。以河水在水面的流速分布为例，可以观察到越靠近河岸，流速越小，河中心处流速最大，河面水的流速分布如图3-1所示。管道中水的流速分布是中心处流速最大，越向周围流速越小，靠近管壁处流速为零。流速剖面
一、YDN100型运动粘度测定仪 YDN100型运动粘度自动测定仪，用于测定液体石油产品(指牛顿液体）的运动粘度、动力粘度和乌氏粘度，该仪器采用先进的单片机，彩色中文液晶显示，触摸屏控制，采用模糊控温方式，高精度德国进口感温元件，控温准确、精度高，自动精确计时，自动计算运动粘度值和动力粘度值，自动打印并存储测定结果，采用10L玻璃浴缸，体积小，液体介质用量少，外形结构新颖，是一款先进的运动粘度自动测定仪。 符合标准： SY/T5651-93《石油产品运动粘度试验器技术条件》 GB/T265-1988《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》 GB1660-1982《增塑剂运动粘度的测定法（品氏法）》 GB 1841-1980 《聚烯烃树脂稀溶液粘度试验方 1、毛细管粘度计：符合SH/T0173-92《玻璃毛细管粘度计技术条件》； 符合JJG155《工作毛细管粘度计检定规程》； 显示方式：5吋彩色LCD，中文菜单，触摸屏操作。 主要技术指标:： 运动粘度测定范围：0.5~20000mm2/s 动力粘度测定范围：0.3~40000mPa.s 控温范围：室温~150℃（如果设定温度在100℃以上时，在介质中加添加剂）； 控温精度：±0.01℃； 浴缸容积：10L; 计时精度：±0.1s； 实验孔数：4孔； 加热功率：1000W； 搅拌转速：1300转/分； 打印机：热敏微型打印机，纸宽56mm。 自动跟踪日期，掉电存储数据，存储256个历史记录。 工作电源：220V±10%，50HZ。 环境温度：5~45℃，相对湿度<80%。 外型尺寸：440*320*450mm。 二、 NDJ-5S型数显旋转粘度计
黏度测定法_（中国药品检验标准操作规范）_（2010年版） 黏度测定法 1 简述 黏度系指流体对流动的阻抗能力，《中国药典》2010年版二部附录ⅥG中以动力黏度、运动黏度或特性黏数表示。 液体以1cm/s的速度流动时，在每1cm2平面上所需剪应力的大小，称为动力黏度η，以Pa·s为单位。在相同温度下，液体的动力黏度与其密度（kg/m3）的比值，再乘以10-6，即得该液体的运动黏度[ν]，以mm2/s为单位。高聚物稀溶液的相对黏度的对数值与其浓度的比值，称为特性黏数[η]。 第一法用平氏黏度计测定运动黏度或动力黏度 1 简述 1.1 本法系用相对法测量一定体积的液体在重力作用下流经毛细管所需时间，以求得液体的运动黏度或动力黏度。 1.2 本法适用于测定牛顿流体（如纯液体和低分子物质的溶液）的动力黏度或运动黏度。 2 仪器与用具 2.1 平氏黏度计（见《中国药典》2010年版二部附录ⅥG中的附图1），毛细管内径有0.8mm±0.05mm，1.0mm±0.05mm，1.2mm ±0.05mm，1.5mm±0.1mm或2.0mm±0.1mm多种，可根据各品种项下规定选用（流出时间应不小于200s）。 2.2 恒温水浴直径30cm以上、高40cm以上的玻璃缸或有机
玻璃缸，附有电动搅拌器及电热装置，除另有规定外，恒温精度±0.1℃。 2.3 温度计分度0.1℃，经周期检定。 2.4 秒表分度0.2s，经周期检定。 3 操作方法 3.1 黏度计的清洗和干燥取黏度计，置铬酸洗液中浸泡2h以上（沾有油渍者，应依次先用三氯甲烷或汽油、乙醇、自来水洗涤晾干后，再用铬酸洗液浸泡6h以上），自来水冲洗至内壁不挂水珠，再用水洗3次120℃干燥，备用。 3.2 按各品种项下规定的测定温度调整恒温水浴温度。 3.3 取黏度计，在支管F上连接一橡皮管，用手指堵住管口2，倒置黏度计，将管口!插入供试品（或供试溶液）中，自橡皮管的另一端抽气，使供试品充满球C与A并达到测定线m2处，提出黏度计并迅速倒转，抹去黏附于管外的供试品，取下橡皮管接于管口1上，将黏度计垂直固定于恒温水浴中，并使水浴的液面高于球C的中部，放置15min后，自橡皮管的另一端抽气，使供试品充满球A并超过测定线m1，开放橡皮管口，使供试品在管内自然下落，用秒表准确记录液面自测定线m1下降至测定线m2处的流出时间；依法重复测定3次以上，每次测定值与平均值的差值不得超过平均值的±5%。 另取一份供试品同样操作，并重复测定3次以上。 以先后两次取样测得的总平均值按公式计算，即得。 3.4 测定动力黏度时，按“相对密度测定法”标准操作规程测
一、粘度和稠度的概念 首先这里要解释一下粘聚性和粘结力，这说的就是粘度和稠度，所谓粘度，就是物质内摩擦力的总和，是流动阻力的一种量度，是剪切应力与剪切速率的比，因此也叫粘度系数。但是这个名称有待商榷，原因马上会提到。 而稠度，是物质本身所处状态的描述，两者并不一样，比如有的东西很稠，但是不粘，但针对流动讲，两者绝大多数情况下，要表达的意思基本是一致的。有关粘度还要说明一些。 二、流变学的基本知识 流变学顾名思义，就是研究流动和形变的科学，最早由bingham提出，可用于研究所有物质，当然不包括经典的胡克弹性固体和牛顿粘性液体，因为牛顿流体力学中将粘性看作是简单的线性规律，而事实上却不是这样，他假定剪切应力剪切速率之间是线性的关系，当然，至今很多的流变学研究还是使用线性框架，流变学中提出了几个不同牛顿流体的模型，其中最为半固态流体广泛使用的，就是宾汉姆模型，它用屈服应力和塑性粘度两个参数来表征材料的流变性质，宾汉姆模型只是在牛顿流体粘度的表达式里面加了一个屈服应力的值，这个屈服应力就是指流体流动之初时的内摩擦力，符合宾汉姆模型的物体在屈服应力值之下，是固态的，仅表现一定的弹性变形，当应力值大于屈服应力，物体就变现为牛顿流体连续流动，而这时的应力值与剪切速率的比例，称为塑性粘度，它和表观粘度是不一样的，表观粘度就是粘度。 我们再来介绍一下非牛顿流体粘度的变化情况，事实上，真实材料的粘度受到剪切速率，温度，压力和剪切时间的影响极大，他并不是一个系数，而是剪切速率的一个函数，因此，粘度又叫做剪切粘度或者剪切依赖性粘度。
剪切变稀是一种比较普通的情况，也称暂时粘度降或假型性，当然也有剪切增稠，对于剪切变稀的材料，表示粘度随剪切应力变化曲线，当剪切速率很高时，粘度又趋于不变。这也被称为触变性。 有关这些参数的测试方法，虽然已经多非常多的研究成果，但是至今还是没有一个完备的检测水泥基材料流变性能的试验方法，而对于流变性能的表征，这点上也还在争论之中，现今对于混凝土流变学的研究还比较少，对于流变性能的表征方法也还不成型，这也阻碍了粘度调节剂的普及使用。 而我认为，现今混凝土流变学研究中，还应当注意的是，宾汉姆模型其实在很多情况下并不适用，他不能描述触变性，不能描述掺加粘度调节剂之后混凝土坍落度的损失问题等，因此我认为粘度调节剂的研究依旧还是要从基础着手，只有将混凝土的流变搞清楚了，才能一步步展开下面的工作。 可能之前介绍的流变学概念比较难懂，我举个例子，就比如我们挤牙膏，牙膏挤到牙刷上之后，是可以保持不动的，不会沿着牙刷刷毛的缝隙流下的，而牙膏又很容易从牙膏管子里挤出，在牙膏从管中被挤出的过程，牙膏的流动可以看做是符合牛顿流体力学的，但是之后当牙膏停止在牙刷上，他的粘度又很快回复了，这就是典型的非线性表现。