کلاس رئولوژی

[GNMS]

جلسه اول، انواع سیالات و مواد

جلسه اول، انواع سیالات و مواد

سیال ویسکوالاستیک چیست؟ سیالی هست که هم جزء ویسکوز دارد و هم جزء الاستیک. یعنی اینکه مشابه با جامد الاستیک، پس از قطع تنش، بخشی از انرژی دریافت شده رو پس میدهد، و مانند سیال ویسکوز بخشی از انرژی رو تلف میکنه. یعنی هم جزء الاستیک دارد و هم جزء ویسکوز.
بدلیل وجود جزء الاستیک این مواد با اعمال تنش، تغییر فرم آنی از خود نشون میدن، و بدلیل وجود جزء ویسکوز تغییر فرم وابسته به زمان هم دارند.

با حذف تنش از روی مواد ویسکوالاستیک، تغییر فرم مربوط به جزء الاستیک برمیگرده، اما تغییر فرم ناشی جزء ویسکوز باقی میمونه

 

[mary90]

چه طور میشه استحکام مذاب رو بالا برد؟

 

[GNMS]

جلسه اول، انواع سیالات و مواد، از دیدگاه ملکولی

جلسه اول، انواع سیالات و مواد، از دیدگاه ملکولی

از دیدگاه ملکولی جزء الاستیک مربوط به نیروهای بین ملکولی هست که قابل برگشت هستند. بصورت خیلی ساده اگه بخواییم توضیح بدیم، با اعمال تنش، زاویه بین پیوندها، طول اونها و ... افزایش پیدا میکنه. اگه تنش رو حذف کنیم، با توجه به اینکه نیروها وجود دارند، پس برمیگردند و ماده حالت الاستیک خواهد داشت.
اما جزء ویسکوز مربوط به حرکت زنجیرها و اصطکاک بین اونهاست. که تلف میشه و هیچ دلیلی نداره زنجیری که حرکت کرده دوباره برگرده سرجای اولش.

در مورد جامدات با توجه به اینکه نیروهای بین ملکولی خیلی بالاست، امکان حرکت ملکولها وجود نداره و در نتیجه ماده کاملاً الاستیک عمل میکنه.
در مورد سیالات کوچک ملکول هم نیروهای بین ملکلوی بقدری ضعیف هست که امکان برگشت ندارند.
اما در مورد پلیمرها چون زنجیرها طولانی هستند و در هم گره خوردند، پس هم امکان برگشت دارند و هم امکان حرکت و اتلاف.

 

[GNMS]

جلسه اول، یک مثال عملی

جلسه اول، یک مثال عملی

یک مثال عملی که در مورد پلیمرها میشه گفت، فرآیند کردن اونها در اکسترودر و شکل دهی در die هست. مواد وقتی وارد دای میشن، بدلیل تنشی که تو دای هست، زنجیرها به ناچار آرایش پیدا میکنند و در جهت جریان قرار میگیرند. وقتی سیال از دای خارج میشه، تنش در اصل حذف میشه، و زنجیرها سعی میکنند به حالت random coil برگردند. در نتیجه ابعاد قطعه در جهت شعاعی زیاد میشه و ابعاد قطعه تولیدی یخورده از ابعاد قالب بزرگتر خواهد بود.

 

[GNMS]

جلسه اول، تنسورها

جلسه اول، تنسورها

اساساً هر کمیتی به نوعی یک تنسور هست. با توجه به مرتبه های مختلف تنسور اسامی مختلفی بهش داده میشه که باهاشون آشنایی داریم:

• تنسور مرتبه 0: در این حالت تنسور شامل 1 عدد هست که ما اونرو به اسم اسکالر میشناسیم. مثل چگالی.
• تنسور مرتبه 1: در این حالت تنسور شامل 3 تا عدد هست، که ما اونرو به اسم بردار میشناسیم. مثل سرعت.
• تنسور مرتبه 2: در این حالت تنسور شامل 9 تا عدد هست، که بهش تنسور میگیم. مثل تنش.

با مفهوم تنش همه آشنایی داریم، اما برای یادآوری یه بار دیگه من اینجا عنوان میکنم.
تنش مقدار نیروی وارد بر سطح است که به یک نقطه وارد میشه، پس با توجه به اینکه جهت نیرو در چه سمتی باشه، و جهت صفحه در چه سمتی، کلاً 9 حالت مختلف خواهیم داشت. بنابراین تنش رو با یه تنسور مرتبه 2 باید نشون بدیم.

 

[GNMS]

جلسه اول، تنسورها، معادلات

جلسه اول، تنسورها، معادلات

برای تنسور تنش میتوان 3 تا کمیت به نام نامتغیر (Invariant) تعریف کرد. که با تغییر محورهای مختصات مقدار این کمیتها ثابت است. این کمیتها عبارتند از

• مجموع اجزاء قطر تنسور
• مجموع توان دوم اجزاء تنسور
• دترمینان تنسور تنش.

هرکدام از این کمیتها نشاندهنده یک پدیده فیزیکی هستند. که بهشون خواهیم پرداخت.
روابط و شکلهای مربوط به تنش و تنسور رو هم ایشالله تا هفته بعد اسکن و آپلود میکنم.

 

[GNMS]

سوال؟؟

 

[mary90]

یک مثال عملی که در مورد پلیمرها میشه گفت، فرآیند کردن اونها در اکسترودر و شکل دهی در die هست. مواد وقتی وارد دای میشن، بدلیل تنشی که تو دای هست، زنجیرها به ناچار آرایش پیدا میکنند و در جهت جریان قرار میگیرند. وقتی سیال از دای خارج میشه، تنش در اصل حذف میشه، و زنجیرها سعی میکنند به حالت random coil برگردند. در نتیجه ابعاد قطعه در جهت شعاعی زیاد میشه و ابعاد قطعه تولیدی یخورده از ابعاد قالب بزرگتر خواهد بود.

به خاطر تنش هایی که وارد میشه هم هست که سیال می تونه در هر حالت رفتار متفاوتی داشته باشه؟
مثلا وقتی که از دای خارج میشه
وزمانی که داخل اکسترودر ویژگیهای متفاوتی داره؟

 

[GNMS]

برای سیالات غیر قابل تراکم همیشه نامتغیر اول برابر صفر هست. و نامتغیر دوم با گرادیان تغییر فرم رابطه مستقیم دارد.

 

[nicenet1369]

یک مثال عملی که در مورد پلیمرها میشه گفت، فرآیند کردن اونها در اکسترودر و شکل دهی در die هست. مواد وقتی وارد دای میشن، بدلیل تنشی که تو دای هست، زنجیرها به ناچار آرایش پیدا میکنند و در جهت جریان قرار میگیرند. وقتی سیال از دای خارج میشه، تنش در اصل حذف میشه، و زنجیرها سعی میکنند به حالت random coil برگردند. در نتیجه ابعاد قطعه در جهت شعاعی زیاد میشه و ابعاد قطعه تولیدی یخورده از ابعاد قالب بزرگتر خواهد بود.

سوال:
یعنب بعد از گذشت از دای نیروی ذخیره شده که قسمت الاستیک ذخیره کرده بود آزاد میشه(به تنشهای نرمالم ربطی داره؟)؟

 

[GNMS]

به خاطر تنش هایی که وارد میشه هم هست که سیال می تونه در هر حالت رفتار متفاوتی داشته باشه؟
مثلا وقتی که از دای خارج میشه
وزمانی که داخل اکسترودر ویژگیهای متفاوتی داره؟

دقیقاً. تنشهای وارد در دای و اکسترودر با هم متفاوت هستند. بنابراین رفتار سیال در اکسترودر و دای با هم متفاوت هستند.

 

[mary90]

برای تنسور تنش میتوان 3 تا کمیت به نام نامتغیر (Invariant) تعریف کرد. که با تغییر محورهای مختصات مقدار این کمیتها ثابت است. این کمیتها عبارتند از

• مجموع اجزاء قطر تنسور
• مجموع توان دوم اجزاء تنسور
• دترمینان تنسور تنش.

هرکدام از این کمیتها نشاندهنده یک پدیده فیزیکی هستند. که بهشون خواهیم پرداخت.
روابط و شکلهای مربوط به تنش و تنسور رو هم ایشالله تا هفته بعد اسکن و آپلود میکنم.

خیلی جالبه
میشه بیشتر توضیح بدین؟

 

[GNMS]

سوال:
یعنب بعد از گذشت از دای نیروی ذخیره شده که قسمت الاستیک ذخیره کرده بود آزاد میشه(به تنشهای نرمالم ربطی داره؟)؟

بله. انرژی ذخیره شده در قسمت الاستیک آزاد میشه که ناشی از تنشهای نرمال ایجاد شده در دای هست.
توجه به این نکته ضروریه که توی دای تنشهای برشی وارد میکنیم، و تنش نرمال بعلت ماهیت ویسکوالاستیک ماده ایجاد میشه. این تنش نرمال همون قسمت الاستیک هست که بعد از خروج از دای آزاد میشه و باعث تغییر ابعاد میشه.

 

[mary90]

دقیقاً. تنشهای وارد در دای و اکسترودر با هم متفاوت هستند. بنابراین رفتار سیال در اکسترودر و دای با هم متفاوت هستند.

ولی نوع سیال کاملا فرق میکنه
سیالی رو که از دای خارج میشه نیوتنی در نظر می گیریم
ولی وقتی داخل اکسترودر میشه سود و پلاست

 

[GNMS]

خیلی جالبه
میشه بیشتر توضیح بدین؟

نامتغیر اول به نوعی نشاندهنده قانون بنیادین بقای جرم هست. یعنی وقتی سیال تراکم ناپذیر هست، چگالیش تغییر نمیکنه. وقتی هم چگالی ثابت باشه، و جرم ثابت باشه، پس حجم تغییر نمیکنه و در نتیجه مجموع اعضای قطر اصلی صفر هست.

 

[GNMS]

ولی نوع سیال کاملا فرق میکنه
سیالی رو که از دای خارج میشه نیوتنی در نظر می گیریم
ولی وقتی داخل اکسترودر میشه سود و پلاست

سیال در هر دو حالت سودو پلاست در نظر میگیرم. چه داخل اکسترودر و چه داخل دای.

 

[mary90]

بله. انرژی ذخیره شده در قسمت الاستیک آزاد میشه که ناشی از تنشهای نرمال ایجاد شده در دای هست.
توجه به این نکته ضروریه که توی دای تنشهای برشی وارد میکنیم، و تنش نرمال بعلت ماهیت ویسکوالاستیک ماده ایجاد میشه. این تنش نرمال همون قسمت الاستیک هست که بعد از خروج از دای آزاد میشه و باعث تغییر ابعاد میشه.

من نفهمیدم منظورتون رو

 

[GNMS]

من نفهمیدم منظورتون رو

به زبان خیلی ساده، یه جریان تو لوله رو در نظر بگیر:
وقتی یه کوچک ملکول مثل آب در لوله جریان داره، جریان برشی وجود داره و ماده دچار تغییر شکل میشه و همونطور بیرون میآد. اما وقتی یه پلیمر تو لوله جریان داره، یه سر زنجیر مثلاً نزدیک دیواره هست که سرعت کمه و یه سرش وسط لوله که سرعت زیاده. پس زنجیر به ناچار کشیده میشه و این کشیده شدن زنجیر باعث ایجاد تنش نرمال یا عمودی میشه. حالا وقتی سیال از دای بیرون بیاد، چون تنش برشی حذف میشه، پس تنش نرمال هم حذف میشه، و زنجیر میخواد به حالت اولش برمیگرده. که باعث افزایش ابعاد میشه.

 

[GNMS]

به زبان خیلی ساده، یه جریان تو لوله رو در نظر بگیر:
وقتی یه کوچک ملکول مثل آب در لوله جریان داره، جریان برشی وجود داره و ماده دچار تغییر شکل میشه و همونطور بیرون میآد. اما وقتی یه پلیمر تو لوله جریان داره، یه سر زنجیر مثلاً نزدیک دیواره هست که سرعت کمه و یه سرش وسط لوله که سرعت زیاده. پس زنجیر به ناچار کشیده میشه و این کشیده شدن زنجیر باعث ایجاد تنش نرمال یا عمودی میشه. حالا وقتی سیال از دای بیرون بیاد، چون تنش برشی حذف میشه، پس تنش نرمال هم حذف میشه، و زنجیر میخواد به حالت اولش برمیگرده. که باعث افزایش ابعاد میشه.

تونستم منظورمو برسونم؟

 

[mary90]

نامتغیر اول به نوعی نشاندهنده قانون بنیادین بقای جرم هست. یعنی وقتی سیال تراکم ناپذیر هست، چگالیش تغییر نمیکنه. وقتی هم چگالی ثابت باشه، و جرم ثابت باشه، پس حجم تغییر نمیکنه و در نتیجه مجموع اعضای قطر اصلی صفر هست.

وای چه جالب
رابطه ی ریاضیش رو میشه بیشتر توضیح بدید؟با قانون بقای جرم

 

[GNMS]

وای چه جالب
رابطه ی ریاضیش رو میشه بیشتر توضیح بدید؟با قانون بقای جرم

ایشالله روابطش رو هفته بعد اسکن میکنم. چون زیاده نمیشه تایپش کرد.

 

[GNMS]

جلسه اول، خاتمه

جلسه اول، خاتمه

دوستان اگه سوالی ندارند، تا هفته بعد خداحافظ.
هرگونه سوال، پیشنهاد و انتقادی هم داشته باشید در طول هفته میتونید تو همین تاپیک مطرح کنید.

 

[nicenet1369]

دوستان اگه سوالی ندارند، تا هفته بعد خداحافظ.
هرگونه سوال، پیشنهاد و انتقادی هم داشته باشید در طول هفته میتونید تو همین تاپیک مطرح کنید.

انصافا خیلی مفید بود مخصوصا بخش تنش نرمالش واقعا ممنون دکتر

همیشه همین موقس؟

 

[GNMS]

انصافا خیلی مفید بود مخصوصا بخش تنش نرمالش واقعا ممنون دکتر

همیشه همین موقس؟

بله. به امید خدا هر هفته سه شنبه ساعت 18-19:30

 

[hurieh]

سلام دوستان
من هفته قبل یه کاری برام پیش اومد نشد که بیام اما همه مطالب خوندم برای جلسه اول که عالی بود اما یه سوال؟ منظور از سیال سود وپلاست همان سیال غیر نیوتنیه؟ و لطفا در مورد تفاوت تنش برشی و نرمال استرس یه خورده بیشتر توضیح میدید.
با تشکر فراوان

 

[hurieh]

دوستان با عرض شرمندگی من رشته ام پلیمر نیست ، فیزیک میخونم بخاطر همین با بعضی از اصطلاحاتی که به کار میبرید آشنایی ندارم مثل دای و اکسترودر. اما چون برای کارم باید در مورد رئولوژی اطلاعات کافی داشته باشم در این کلاسها شرکت میکنم پس اگر گاهی اوقات سوالاتی پرسیدم که همه شما در مورد آن اطلاعات دارید ،لطفا مرا ببخشید و مرا کمک نمایید.
با سپاس فراوان

 

[mary90]

نامتغیر اول به نوعی نشاندهنده قانون بنیادین بقای جرم هست. یعنی وقتی سیال تراکم ناپذیر هست، چگالیش تغییر نمیکنه. وقتی هم چگالی ثابت باشه، و جرم ثابت باشه، پس حجم تغییر نمیکنه و در نتیجه مجموع اعضای قطر اصلی صفر هست.

اینورینت اول میشه
مجموع قطر اصلی ماتریس
که تنش نرمال میشه
چون زمانی که تنش نرمال داریم فشار وارد می شه
تنش ها ی نرمال هم رو خنثی میکنند
ولی ما میایم
اختلاف نرمال رو حسال می کنیم که این اتفاق نیفته
حالا چرا اینورینت صفر شد؟

 

[mary90]

دیورژانس چیه؟

 

[mary90]

بله. به امید خدا هر هفته سه شنبه ساعت 18-19:30

میشه یکم دیر تر کلاس شروع بشه اگه از نظرتون اشکالی نداره

 

[GNMS]

جلسه دوم

جلسه دوم

با سلام خدمت همه دوستان

اول از همه از دوستان حاضر اگه کسی سوالی از جلسه قبل داره، بپرسه که درس رو شروع کنیم.