基于非牛顿指数描述的非达西渗流一维固结分析

基于非牛顿指数描述的非达西渗流定律,同时考虑地基内部竖向附加应力随深度线性变化以及变荷载的影响,建立了一维固结控制方程并应用有限差分法进行数值求解,同时对不同参数单级加荷下的固结性状进行分析。结果表明:基于非达西渗流比达西渗流下固结速率要慢,且渗流模型中非牛顿指数越大,土层的固结速率越慢;土层厚度越厚,固结速率越慢,因此,传统固结理论中室内土样与地基土层之间的相似关系不再成立;作用于土层的平均附加应力越大,土层的固结速率越快;在单面排水情况下,附加应力分布对土层固结速率有较大影响;相反,双面排水条件下土层固结速率与附加应力的分布是无关的;荷载的加荷速率越快,则土层的固结速率越快。最后,讨论了达西渗流计算固结变形的适用范围。

基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的一维流变固结分析

为进一步深入分析饱和黏性土的一维流变固结机制,引入Koeller定义的弹壶元件修正Merchant模型,并以此描述土骨架的黏弹性变形行为;同时引入非牛顿指数渗流模型描述流变固结中的非达西渗流,推导出一个新的饱和黏性土一维流变固结方程,并用隐式有限差分法进行数值求解。通过与有关文献中退化模型结果的对比,验证了有限差分算法的有效性。在此基础上,分析非达西渗流模型参数以及分数阶Merchant流变模型参数对流变固结过程的影响。计算结果表明:分数导数阶数和黏滞系数对地基沉降的影响比对孔压消散的影响更为明显,且分数导数阶数越小或黏滞系数越大,地基沉降需要的时间越长。同时,比起达西渗流,非牛顿指数渗流会延缓地基中的孔压消散,使得沉降发展变慢。另外,考虑流变效应时地基沉降要慢于孔压的消散。

HDPE 8200B非牛顿指数的测定

使用最小挤出速度为０．５ｍｍ／ｍｉｎ的毛细管流变仪，参考日本ＭＰＣ试验方法，通过改变仪器的试验温度（由２５０℃改为２８５℃），可测得８２００Ｂ的非牛顿指数。数据可靠。

基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的双层地基一维流变固结分析

为了进一步深入探讨饱和黏土双层地基一维固结机理,引入Koeller定义的弹壶元件修正Merchant模型描述饱和黏土的黏弹性变形,引入非牛顿指数渗流模型描述固结过程中的非Darcy渗流,推导出一个新的饱和黏性土双层地基一维流变固结方程,并利用隐式差分格式进行数值求解。通过文献对比,验证了本文数值算法的有效性。探讨了非牛顿指数渗流模型参数以及分数阶Merchant流变模型参数对双层地基一维流变固结过程的影响。结果表明,在单面排水条件下,上层中渗流参数和模型参数对固结速率的影响起决定作用,且随着下层土与上层土的相对压缩性的降低或相对渗透性的增加,地基孔压的消散速率和沉降速率都会加快;增大渗透性高或压缩性低的土层相对厚度,也会加快双层地基的固结速率。另外,非牛顿指数的增大会延缓双层地基中的孔压消散,使得沉降发展变慢。

非牛顿流体油墨纯滚动软弹性线接触的完全数值解

本文对胶印机典型的刚性墨辊与弹性墨辊滚动接触传输油墨的过程进行了研究。采用指数模型描述油墨的非牛顿特性,推导出整个接触区内的指数模型非牛顿流体的雷诺方程,并对辊子接触区内的压力及墨层厚度进行完全数值计算,得到了接触区的压力分布以及墨层厚度变化曲线。并考察了速度等参数对压力分布、墨层厚度和接触区内摩擦系数的影响。

二甘醇改性PETG共聚酯流变性能研究

为了提高聚对苯二甲酸乙二醇-1,4环己烷二甲醇酯(PETG)的加工流动性能,在分子链中引入柔性的二甘醇(DEG)结构,制备了DEG含量分别为1.16%、1.6%、2.03%的PETG改性共聚酯。采用毛细管流变仪研究了PETG改性共聚酯的流变性能。结果表明,不同DEG含量的PETG的剪切黏度随剪切速率的增高而降低,且非牛顿指数均小于1;在相同的剪切速率下,DEG含量越高,PETG的黏流活化能越小,共聚酯越容易在低温下产生流动,熔体黏度也会相应降低,说明DEG有利于改善熔体的流动性,使其加工性能提高。

PVDF熔体的流变特性研究

为克服宽幅PVDF挤出板材的工艺难点,采用Rosand RH7毛细管流变仪研究了PVDF熔体在不同温度和不同剪切速率(0.5~200.0 s-1)下的流变行为。结果表明:在较低的剪切速率(0.5~20.0 s-1)时,PVDF熔体黏度随剪切速率的变化而变化较大,而在较高的剪切速率(20~200 s-1)时,PVDF熔体黏度随剪切速率的增加变化不明显。其流动行为符合幂律模型,但非牛顿指数n随着温度的升高而增大,随着剪切速率的增大而下降。同时探讨了剪切速率、温度对PVDF熔体黏流活化能的影响。

PP/EPDM-g-MAH/TPU共混物流变行为的研究

以EPDM g MAH为增容剂 ,采用熔融共混技术制备了热塑性聚氨酯弹性体 (TPU)增韧聚丙烯 (PP)材料 ,研究了PP/EPDM g MAH/TPU共混物的流变行为 ,重点讨论了增容剂EPDM g MAH对共混物流变行为的影响。结果表明 :共混物熔体的非牛顿指数n <1,且随EPDM g MAH用量的增加而减小 ,表观粘度随剪切速率和剪切应力的增大而降低 ,熔体符合假塑性流体的流动规律 ;温度升高 ,表观粘度降低 ;随着EPDM g MAH用量的增加 ,共混物的表观粘度升高 。

不同口模直径下聚合物熔体流变特性试验研究

采用双料筒毛细管流变仪,研究了口模直径从1.5 mm减小到0.5 mm时聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)4种聚合物熔体的流变特性,并讨论了在口模直径为0.5 mm条件下温度对熔体剪切粘度、温度和剪切速率对熔体非牛顿指数的影响.试验结果表明,在剪切速率102～104s-1,4种聚合物熔体的剪切粘度均随剪切速率的提高而减小.PS和PMMA熔体的剪切粘度随着口模直径的减小而增大,PP和HDPE熔体的剪切粘度随着口模直径的减小而减小.随着剪切速率的提高,不同口模直径下熔体剪切粘度的差异逐渐缩小.在口模直径为0.5 mm的条件下,4种聚合物熔体的剪切粘度对温度的依赖性符合Arrhenius方程;熔体的非牛顿指数随着温度的升高而增大,随着剪切速率的提高而减小.

天然彩色棉LiCl/DMAc溶液流变性能的研究

为进行天然彩色棉纤维素的静电纺丝,研究了天然彩色棉和白棉纤维素LiCl/DMAc(N,N-二甲基乙酰胺)溶液的流变性能。结果表明:棕棉纤维素LiCl/DMAc溶液的非牛顿指数较高,最接近1;3种纤维素溶液的非牛顿指数随溶液温度的升高而增高,棕棉、绿棉纤维素LiCl/DMAc溶液分别在30、35℃以上具有较稳定的流变特性;3种纤维素溶液的非牛顿指数随溶液质量分数的增加而减小,棕棉、绿棉纤维素溶液质量分数在1.2%、1.1%以下均具有较稳定的非牛顿指数。通过棕棉纤维素LiCl/DMAc溶液的静电纺丝实验,证实了棕棉纤维素质量分数必须在1.2%以下才可能形成稳定的射流,制得直径为200 nm以下的静电纺纤维。

储层条件下的含蜡原油流变性研究

为研究含蜡原油在储层条件下的流变性,应用高压黏度计,在储层压力条件下开展了原油流变性实验。结果表明:在较低的温度条件下,含蜡原油的黏度随剪切速率增大而减小,且起初在一定的剪切速率范围内减幅较大,随后减幅越来越小;随着温度的降低,含蜡原油的表观黏度、黏流活化能及稠度系数增大,非牛顿指数减小,流变特性越来越偏离牛顿流体;采用非牛顿指数、稠度系数、黏流活化能和结构黏度指数等4项参数,能较全面地表征储层条件下含蜡原油的流变性。

尼龙1212/SEBS-g-MAH/DIDP/BSBA共混体系流变性能的研究

研究了尼龙 12 12 /SEBS g MAH/DIDP/BSBA共混体系的流变性能。结果表明 :共混体系的非牛顿指数n小于 1,且n随SEBS g MAH用量的增加而减少 ,即非牛顿性增强 ;共混物熔体服从假塑性流体的流动规律 ,表观粘度随剪切速率的增加而降低 ;温度升高 。

水溶性聚酯的流变行为

由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)、间苯二甲酸乙二酯-5-磺酸钠(SIPE)共缩聚合成水溶性聚酯(WSP)。采用Rosand RH7型毛细管流变仪对自制WSP的流变行为进行研究。结果显示,随着温度升高,WSP剪切黏度下降,非牛顿指数增大;相同温度和相同剪切速率下WSP的剪切黏度比PET大;WSP的剪切黏度随剪切速率的变化较PET更敏感,随着剪切速率的增大WSP的黏流活化能显著降低。同时分析了第3单体SIPE和温度对WSP流变行为的影响。

大豆蛋白质流变性能的研究

用毛细管流变仪和布拉本得转矩流变仪研究了大豆蛋白质的流变性能。结果表明 ,在通常的挤出加工条件下 ,大豆蛋白质是典型的假塑性流体 ,其非牛顿指数在 0 .2～ 0 .6之间。粘度随剪切速率的增大而减小。粘度随含水量的增大而减小。温度对粘度的影响十分复杂 ,在蛋白质变性前 ,粘度随温度的升高而减小 ;蛋白质变性后 ,粘度明显增大 ;在 12 0℃左右 ,粘度的动态变化剧烈。粘度随蛋白质含量的增大而增大。

碳酸钙晶须对聚合物流变性能的影响

碳酸钙 (Ca CO3)晶须是一种新型的一维晶体材料 ,作为填料可以对聚合物起到增强和增韧的作用。论文研究比较了碳酸钙晶须、钛酸钾晶须、轻质碳酸钙三种不同填料对聚合物 (PP,PVC以及 HDPE)复合体系的流变性能影响。结果表明用两种晶须材料对流变性能的影响明显优于填充轻质碳酸钙的体系 ,而且 Ca CO3晶须成本比钛酸钾晶须低廉 ,具有更广阔的市场前景。

聚对苯二甲酸丙二醇酯流变性能的研究

采用自制的毛细管流变仪研究了聚对苯二甲酸丙二醇酯 ( PTT)的流变性能。结果表明 :PTT熔体属切力变稀型流体 ,随温度升高或相对分子质量降低 ,其非牛顿指数增大 ,熔体表观粘度对温度的敏感性较大。在 PTT生产中 ,应严格控制纺丝温度 ,通过温度来调节熔体粘度。

聚乳酸/聚酯共混体系熔体流变性能研究

对聚酯与聚乳酸共混体系的相容性及熔体流变性能进行了研究。首先制备不同比例的PET/PLA共混体系,并利用示差扫描量热仪(DSC)研究共混体系的相容性,发现m(PLA)/m(PET)在20%以内时相容性较好。而后利用毛细管流变仪研究了不同温度、不同剪切速率下共混体系的熔体流变性能,发现随PLA含量的增大,非牛顿指数先增加后减小,且在m(PLA)/m(PET)=10%时出现极大值;黏流活化能则随PLA含量的增大而降低;另外当m(PLA)/m(PET)=10%时的共混体系可纺性较好。

大豆蛋白质流变性能的研究

采用毛细管流变仪和布拉本得转矩流变仪研究了大豆蛋白质的流变性能。结果表明 ,在通常的挤出加工条件下 ,大豆蛋白质是典型的假塑性流体 ,其非牛顿指数在 0 .2～ 0 .6之间。粘度随剪切速率、含水量的增大而减小 ,随蛋白质含量的增大而增大。温度对粘度的影响十分复杂 ,在蛋白质变性前 ,粘度随温度的升高而减小 ;蛋白质变性后 ,粘度明显增大 ;在 12 0℃左右 ,粘度的动态变化剧烈。该研究结果有助于指导蛋白质基生物高分子材料的挤出加工和功能改性。

粒度级配对CL-20基浇注传爆药流变性能的影响

以不同粒度的CL-20(140μm、20μm和2μm)为高能固体填料,HTPB为粘结剂,采用捏合工艺制备了具有不同粒度级配的传爆药药浆。采用博勒飞旋转流变仪对传爆药药浆的流变性能进行了测试和对比。结果表明:药浆粘度随粗颗粒含量的增加先减小后增大,当粗细颗粒质量比为2∶1时达到最小;在此比例下,药浆的粘流活化能也较小,综合流变因子最大。此外,粒度级配中粗细颗粒的粒径变化对药浆的粘度也都有明显影响,其中粗颗粒粒径变化对药浆粘度的影响更大。

PET-PBT共聚酯的流变性能研究

共聚酯的流变性能的研究表明:共聚酯的熔体是典型的切力变稀假塑性流体。共聚酯熔体粘度随ＰＢＴ链段的引入及含量的增加而下降,同时也随温度的升高而降低。第三组份的引入和分子量的提高也使共聚酯的熔体粘度呈下降趋势。共聚酯熔体的粘流活化能均低于常规ＰＥＴ,而其非牛顿指数ｎ值均高于常规ＰＥＴ,且随温度的升高及第三组份的引入而增大。