06 - 蠕变测试基本设置

改变应力 - 2
如果柔量不再增大则表示样品不再流动——粘度为无穷大
此时应力应当在屈服应力以下，通过这种方法可以得到样品的屈 服应力
Compliance, J (1/Pa) 5Pa 4Pa 2 & 3Pa Must be at steady state Time
柔量增大表示样品在流动——位于屈服点以上. 少数情形下，材料的结构可以被拉伸，之后破坏掉
3 2 1
4 5
纯粘的 (粘壶)
粘弹的
弹性的 (弹簧)
Time
采用 Burgers 模型可以描述以上蠕变/回复行为
结果分析 -2
待材料中的弹性部分拉伸，观察粘性部分的运动，得到η0.
Burgers 模型
η0
Jg Jd,η1 J0R
Jd
η0 η1
Jd,η1 J0C Jg
不可回复粘性部分
Jg
Time
绝大多数聚合物均有粘弹性成分
数据分析 - 1
点击 View / Results box 可以看到一些计算变量的 具体数值： J0C, J0R 以及η0.
结果分析 3
作图时请注意坐标轴的取点模式
下图中可以看到样品几乎没 有回复过程，样品表现出极 大的粘性
一旦取了对竖坐标，似 乎材料有了较大比例的 弹性部分，很容易让误 解
施加多大的应力?
改变应力 - 1
在线性区以内，改变施加的应力不会对柔量 – 时间曲 线稳定状态下的斜率造成改变
柔量 = 应变/应力，是材料本身的特性参数之一
Compliance, J (1/Pa) 5Pa 4Pa 1, 2 & 3Pa Must be at steady state Time
如果叠加后曲线重合斜率近似，则表明此时所施加的 应力在线性区以内，材料的结构没有被破坏. 弹性部分必须得到完全的拉伸——需要一定时间.
手动设置时，取消 “default sampling” 添 加不同的取点方式
如需测量回复过程，在 Recovery中选择Perform recovery .
结果查看
一般X、Y轴设置成：
X: time (t) Y1: Creep Compliance (JC), Recovery Compliance (JR).
测试设置 - 1
选择C1. SINGLE STRESS CREEP之后点 击edit，修改参数（亦可 直接进入Creep/Recovery 模式编辑测试参数） 蠕变测试中需输入蠕变所 用应力以及蠕变时间、恢 复时间、取点模式参数 一般，取点模式根据默认 参数设置即可，也可手动 修改
测试设置 - 2
.
如右图所示，点击红色铅笔处即可 添加所需变量
柔量 = 应变 / 应力
反映材料容易发生形变的能力，为 材料本质特性 与模量（反映材料抵抗形变能力） 相对
弹簧与粘壶模型
描述材料粘弹性行为.
Viscous (Dashpot)
粘壶表示材料的粘性部分.
会流动，但是需要一定时间. 相位角 = 90° -形变和作用力存在滞后.
位于屈服点上.
蠕变模型探讨 - 1
Maxwell 模型可以解释材料的零切粘度来源； 如下图粘壶与弹簧串联，不管受到多小的应力， 它总会不停地变形，总是流动；
弹性、粘性部分相互独立.
线性区以内——受到外力时，弹簧瞬时响应，其 形变与所受外力成正比；外力撤销，其形变可以 完全回复； 超出线性区——弹簧可能会被拉断结构破坏
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蠕变模型探讨 - 2
Kelvin模型可以解释屈服应力的来源： 弹簧和粘壶并联时，应力必须大到使弹簧破坏，弹簧粘壶体才可以流动；
粘弹性不可分割
屈服应力以下—— 弹簧可以回复，材料几乎不流动， 零切粘度为无穷大；外力仅仅使弹簧形变，弹簧形变结 束后，体系就不再形变
结果分析 4
在同样恒定应力作用下，研究和比较不同材料的形变时间曲线，可以模拟材料在恒定外力作用下流动特性— —如油漆在重力作用下的流动行为
Viscous Elastic
弹簧表示材料的弹性部分.
会被拉伸或压缩直至破坏. 相位角 = 0° - 形变和作用力不存在滞后.
Elastic (Spring)
粘壶弹簧并列可以模拟材料的粘弹性 行为.
结果分析 -1
典型蠕变/回复曲线 Creep
Compliance, J (1/Pa)
Burgers模型
Strain
一般要达到稳态 Time
样品在小作用力下产生期望形变，需要较长的观察时 间，这种实验通常是耗时较长的实验
总结 蠕变实验可以模拟材料在恒定外力下的流 动行为：
e.g. 流平、悬挂实验；
同时还可以研究:
材料粘弹性比例 零切粘度 屈服应力
结束
问题?
旋转流变仪培训教程 06
蠕变测试基本设置
概要
本教程包含以下内容:
蠕变测试结果提供的信息. 如何进行蠕变测试. 蠕变相关结果分析.
蠕变
给材料施加较小的恒定应力观察材料形变随时间发张情 况，得到形变-时间曲线或柔量-曲线时间
柔量，形变除以应力，模量的倒数，反映材料的可变形能力， 单位为1/Pa
当去除所施加的应力时，可以测量材料形变恢复情况， 得到材料粘弹性等信息
对于完全动态/无损测试，我们期望样品所受的应力在 其线性区以内； 蠕变实验通常是长时间尺度的实验，因此进行线性区实 验时，一般需要在低频下进行； 最为可靠的判断应力方法是：多次试验，施加不同的应 力，然后将柔量 - 时间曲线放在同一图形中，如果应力 合适，这些曲线应当重复，反之不重合； 当然，对于某些特殊应用条件，譬如期望模拟材料在恒 定外力下的流动过程（如悬挂、倾倒），则可以使用可 以模拟这些应用条件的应力.