基本介紹
- 中文名：動態剪下流變試驗
- 外文名：Dynamic shear rheological test
- 英文縮寫：DSR
- 作用：測量材料剪下模量
- 一級學科：航空航天科技
- 二級學科：航空太空飛行器
磁流變彈性體剪下性能的動態實驗研究,簡介,研究結果,橡膠瀝青的動態剪下流變性能影響因素分析,簡介,研究結果,
磁流變彈性體剪下性能的動態實驗研究
簡介
磁流變彈性體(Magnetorheological Elastomers,MRE)是將微米級的鐵磁顆粒散布於人造橡膠中形成的混合體。MRE在磁場下製備，摻雜著鐵磁顆粒的橡膠經磁場的作用緩慢固化，使得橡膠基體內鐵磁顆粒形成了有序結構。因此該材料與磁流變液一樣依然屬於智慧型材料(固體)範疇，且由於載體(橡膠)為固體，這與磁流變液相比，表現出了較好的穩定性。
由於這種材料在磁場作用下彈性、能量耗散性等能夠產生很大的變化，所以在磁場作用下，這種材料可用於各種可控剛度器件和動態阻尼器件的結構中。
理論方面，L.C.Davis對MRE建立了有限元分析模型。他假設在無場下，材料的模型是在均勻剛性顆粒點陣中充滿了橡膠基體，可以用有限元方法計算這種材料的剪下模量；在有場作用下，彈性模量的增加是由於顆粒相互作用引起，因此類似MRF的計算情形，在無窮長單鏈模型下，求得彈性模量增量部分。Davics指出，在磁飽和狀態下，27%體積濃度的MRE具有最佳的剪下模量變化比(磁場下剪下模量的變化與零場下剪下模量的比值)。
該研究的重點介紹利用動態實驗測試MRE剪下性能的方法，以及通過動態實驗得到了MRE的力學特性。
研究結果
該研究介紹了利用動態試驗研究MRE的剪下性能的方法。經過研究發現： MRE的剪下模量G(BMRE)隨著磁場的增加而增加；當顆粒進入磁飽和時，G(BMRE)受磁場影響甚微；其最大變化比例為Y=0.6且發生在磁飽和階段。MRE的材料損耗因子Um(BMRE)受外加磁場的影響極小，其隨磁場變化的趨勢在工程套用中可忽略不計。
橡膠瀝青的動態剪下流變性能影響因素分析
簡介
橡膠瀝青作為一種特殊的粘彈性材料，有著比其它類型的瀝青材料更為複雜的高溫流變特性，在抵抗路面高溫變形的過程中發揮著重要作用。目前，我國對橡膠瀝青高溫動態剪下流變性能方面的研究還相對較少。橡膠瀝青膠結料是一種較典型的溫感性材料，不同溫度時性能不同，而且在材料相同，不同製作工藝下橡膠瀝青膠結料的路用性能差別很大。溫度較低時，橡膠瀝青的流動性降低，粘度增大，在極低氣溫下會顯示出較強的彈性性質和明顯的脆性； 溫度較高時，橡膠瀝青的粘度降低，彈性也降低，表現出明顯的塑性流動，這也是導致橡膠瀝青路面在高溫下車轍形成的主要原因之一； 常溫條件下，橡膠瀝青是一種較典型的粘彈性結合體，其性能隨著儀器載入時間和溫度的變化而變化。SHRP計畫開發的動態剪下流變儀(DSR) 綜合考慮了載入情況和溫度對膠結料性能的影響，通過試驗確定橡膠瀝青的相位角δ、複數模量G*，並計算G*/ sin δ來評價橡膠瀝青膠結料的高溫性能。
目前，在橡膠瀝青廣泛研究及套用於工程建設中的大背景下，對瀝青的高溫流變性能的研究顯得很有意義。但是用美國SHRP計畫評價瀝青膠結料高溫動態剪下流變性能的方法來評價橡膠瀝青卻使得試驗結果與實際情況有很大的出入。首先，橡膠瀝青里由於膠粉顆粒的存在而使得其彈性大大增加，線粘彈性區間範圍增大； 其次，膠粉的存在使得原動態剪下流變試驗中瀝青膜厚度1 mm在橡膠瀝青試驗中捉襟見肘，試驗結果的誤差也在不斷的增大。因此，該研究認為通過對影響橡膠瀝青動態剪下流變性能因素的研究來更客觀、實際的評價橡膠瀝青的高溫性能很有必要性。
研究結果
該研究通過對影響橡膠瀝青動態剪下流變性能參數的試驗研究，通過理論介紹與試驗結果，主要得到如下結論：
①廢胎膠粉粒徑對橡膠瀝青動態剪下流變參數的影響是顯著的，粒徑越小，相同試驗條件下得到的相位角δ就越小，車轍因子G*/ sinδ越大。說明廢胎膠粉粒徑越小的橡膠瀝青抵抗剪下變形的能力就越強。
②橡膠瀝青膜厚度對動態剪下流變性能的影響體現在，隨著瀝青膜厚度從0.5 mm到2.5 mm變化，各粒徑橡膠瀝青的相位角δ基本上都呈先減後增的變化趨勢，2.0 mm為其極小值點； 車轍因子呈先增後減的趨勢，2.0 mm為其極大值點，說明隨著膜厚度增加，試驗得到的橡膠瀝青的彈性成分是先增後減的趨勢。且在膜厚度為2.0 mm時試驗誤差也最小，因此，建議在進行橡膠瀝青動態剪下流變試驗時取膜的厚度為2.0 mm。
③橡膠瀝青是一種溫感型材料，溫度越高，其粘性成分表現的越突出，彈性成分越弱，車轍因子G*/ sinδ隨溫度T基本呈指數函式的規律變化。
④ RTFOT和PAV老化後，橡膠瀝青的相位角δ變小，車轍因子G*/ sinδ變大，但老化前後其性能隨溫度的變化趨勢總體基本相同，變化幅度也不大，再次證明了橡膠瀝青具有優良的抗疲勞老化能力。
