Основные понятия реологии

Деформация системы зависит от приложенного к ней напряжения (σ ), равного внешней силе (F), отнесенной к единице поверхности (S) (формула 4.1):

Напряжение может быть нормальным, то есть направленным перпендикулярно плоскости, на которую оно действует, или тангенциальным (касательным), то есть действующим в направлении самой плоскости (рис. 4.3).

Встречаются и промежуточные положения, в этих случаях вектор напряжения может быть разложен на тангенциальную и нормальную составляющие.

Термин деформация означает смещение точек системы, при котором не нарушается ее целостность. Деформация бывает упругой и остаточной.

Остаточная деформация, при которой не происходит разрушения тела, называется пластической. Различают два основных вида упругих деформаций: растяжение (сжатие) и сдвиг (рис. 4.3), вызываемые соответственно нормальным и тангенциальным напряжением.

Деформации количественно характеризуются относительными (безразмерными) величинами: 

Важным параметром в реологии является скорость деформации (γ ‘) – производная величины относительной деформации (γ) по времени (t):

Скорость деформации выражается в обратных секундах (с−¹). Основными реологическими свойствами системы являются упругость, пластичность, вязкость и прочность.

Для описания свойств систем в реологии используют модели, в основе которых лежат три основных идеальных закона, связывающих напряжение и деформацию.

Механические аналоги тел Гука, Ньютона и Сен-Венана-Кулона изображены на рис. 4.4.

Многообразные реологические свойства реальных систем можно моделировать с помощью различных сочетаний идеальных моделей, которые становятся элементами новых составных моделей. При этом придерживаются следующих правил.

Например, при последовательном соединении элементов полная нагрузка приходится на каждый элемент, а полная деформация или ее скорость складываются. А при параллельном соединении элементов величина деформаций и их скорости одинаковы для всех элементов, а полная нагрузка складывается из нагрузок на каждый элемент.