Лекция № 4 Механические модели, отражающие элементарные реологические свойства.

В реологии различные материалы представляются механическими моде­лями, составленными из простых идеализированных тел. Механические модели позволяют представить, как ведет себя тот, или иной, материал под нагрузкой. По этим механическим моделям составляют математические уравнения зависи­мостей различных параметров: касательных τ и нормальных σ напряжений, угловых γ и линейных ε деформаций, скоростей изменения этих деформаций и т.д.. Зависимости параметров между собой часто изображают на графиках.

Реальные тела отличаются от идеальных тем, что в них одновременно присутствуют и упругие и пластические и вязкие свойства. Выражать реологические свойства реальных тел можно механическими моделями. При составлении механических моделей исходят из положения, что де­формация сложного тела является результатом наложения деформаций элемен­тарных механических моделей идеализированных тел, отражающих основные реологические свойства. К основным реологическим свойствам, которые на­блюдаются у реальных тел, относятся: вязкость, упругость и пластичность.

В теории реологии используются следующие основные модели идеальных тел: идеально-упругое (тело Гука), идеально-пластич­ное (тело Сен-Венана) и идеально-вязкое (тело Ньютона).

Ни один из пищевых материалов по своим реологическим характеристикам не может соответствовать одному из идеальных тел.

Свойства жидкостей.

Жидкости – вещества, у которых при постоянном напряжении сдвига наблюдается течение, то есть деформация с постоянной или переменной скоростью. Свойства жидкостей проявляются и у пластичных тел после превышения предела текучести. Например, при простом сдвиге ньютоновской жидкости с напряжением сдвига θ возникает деформация с определенной скоростью γ.

Идеально-вязким считается тело, течение которого подчиняется постулату Ньютона и закону Пуазейля, характеризуется тем, что возникающие в ней напряжения пропорциональны скорости деформации. Идеально-вязкое тело чаще называют ньютоновской жидкостью. Вязкость такой жидкости называется нормальной, бесструктурной или ньютоновской, так как она не зависит от скорости сдвига.

Вязкость – способность тела оказывать сопротивление относительному смещению его слоев, мера интенсивности сил внутреннего трения.

Реологическое уравнение состояния ньтоновской жидкости:

θ =ηγ.

η – ньютоновская вязкость, Па∙с.

θ – напряжение сдвига, Па (τ)

γ – скорость деформация, с^-1

Для характеристики жидкостей используют кривые течения – реограммы, которые представляют собой зависимость напряжения сдвига от скорости сдвиговой деформации в условиях простого сдвига. Реограмма ньютоновских жидкостей (водные растворы, вино, жидкое масло при повышенной температуре, молоко, пахта, молочная сыворотка, сливки с масс. долей жира менее 20% ) представляет собой прямую линию, которая проходит через начало координат. Для неньютоновских жидкостей вязкость является функцией от скорости сдвига и поэтому называется кажущейся или эффективной вязкостью (η_эф). Неньютоновские жидкости (кисломолочные продукты: кефир, творог, сметана и т.д.)