Современное состояние исследований вязкости металлических расплавов методом крутильных колебаний (метод Е.Г. Швидковского)

Введение…………………………………………………………….………………..3

1 Математическая формулировка задачи……………………………..………….5

2 Метод решения………………………………………………………………...…..8

2.1 Бингамовские жидкости………………………………………….……………..8

2.2 Нелинейно-вязкие жидкости………………………………..…………………10

3 Бингамовская жидкость……………………………………….…………………10

4Нелинейно-вязкие жидкости……………………………………………………..12

5 Исследования вязкости расплавов на основе железа методом крутильных колебаний тигля…………………………………………………………………………………….……..14

Заключение…………………………………………………………………………19

Список литературы……………………………………………………………………………….20

Крутильно- колебательный метод (1) применяется широко в практике вискозиметрии с момента его обоснования Швидковским Е.Г для ньютоновской жидкости до настоящего времени, он был значительно усовершенствован в аппаратном отношении. Теоретическую базу метода развили позднее в (2, 3) на случай неоднородных жидкостей, а также учета магнитогидродинамических эффектов, ограничиваясь, однако, все также ньютоновским поведением среды. Возможности метода в исследовании неньютоновских жидкостей почти не изучены. Единственное исключение - это работа (4), в которой обсуждается измерение вязкоупругих свойств, причем основное внимание уделено режиму вынужденных высокочастотных колебаний, в то время как в вискозиметре Швидковского реализован случай свободных затухающих колебаний низкой частоты ≈10-1 …101Гц).

Крутильно-колебателъному методу присуще изменение во времени приращений деформаций и напряжений, за счет чего можно обнаружить упругие свойства жидких сред, а снижение во времени амплитуды скорости сдвига дает возможность выявления свойств текучих систем с переменным отношением «напряжение - скорость сдвига». При этом, в режиме затухающих колебаний возможна реализация как малых скоростей деформаций, так и предельно малых полных деформаций. Все это дает возможность сделать наблюдаемыми некоторые неньютоновские эффекты у жидкостей, как правило, являющихся ньютоновскими.

В методе Швидковского Е.Г. вывод касательно реологической принадлежности среды делают на основании измерений параметров колебаний, которые могут выполняться с высокой точностью, недоступной для наблюдаемых характеристик в иных методиках, что дает возможность предположить выявление новых классов сред, имеющих слабо выраженные неньютоновские свойства, и дает возможность решения фундаментальной задачи о реологической принадлежности изучаемого класса жидкостей.

Отметим, наконец, что неправильная интерпретация реологической принадлежности среды способна повлечь противоречия в экспериментальных сведениях, вопрос касательно причин которых, в частности, в металлических расплавах, открыт и является предметом интенсивных дискуссий (например, (5)).