Дәріс 2. Жалпы мағлұмат және анықтамалар

Дәріс жоспары:

1. Реология аксиомалары және негізгі анықтамалар.

2. Дисперсті жүйелер құрылымының классификациясы. Кернеу мен деформацияның негізгі теңдеулері.

3. Бейньютондық сұйықтар.
1. Ішкі серпімділік күштердің қарқындылығының шамасы кернеу болып табылады. Сыртқы күштердің әсерінен дененің пішіні мен өлшемі өзгереді. Деформацияның шамасы мен сипаты дене материалының қасиетінен, оның пішіні мен сыртқы күштің түсуінен тәуелді болады. Деформация дене бөліктері арасындағы ішкі өзара әрекеттесу күштері туындауымен қатар өтеді. Кернеудің толық, тік және жанама түрі болады.

Реологияда кеңінен қолданылатын негізгі физико-механикалық және математикалық түсініктерге тоқталайық.

Деформация – дененің тұтастығы сақталып оның бөліктері мен молекулаларының өзара орын ауыстыруы кезіндегі сызықтық өлшемдерінің өзгеруін айтады. Деформация ығысулық, бірөстік және көлемдік болуы мүмкін. Ығысу кезіндегі салыстырмалы деформация деп жанама күштер әсеріндегі қабаттың ығысып орын ауыстыруының абсолютті шамасының оның қалыңдығына қатынасын айтады.

Егер деформация анықталмаған процессте уақытқа сәйкес өзгеретін болса, онда деформация жылдамдығын (жылдамдық градиенті) есепке алады. Анықталған процессте деформацияның өзгеруі уақыт бірлігінде тұрақты болады.

Серпімділік - дененің деформацияланғаннан кейін өзінің алғашқы пішінін қалпына келтіру қабілеттілігі. Дененің серпімділігі сығылу – созылу және ығысу кезінде сәйкес бірінші Е (Па) және екінші ретті серпімділік модулімен сипатталады. Бұл деформациялар Гук заңымен анықталады:

Көлемдік сығылу кезінде кернеу мен деформация серпімділіктің көлемдік модулі К арқылы байланысады.

Тұйық көлем ішінде дененің бір ось бойымен деформациялануы кезінде a=1, үш осьтің бойымен бірдей кернеу әсер еткенде a=3.

Адгезия - өнім қабатынан пластинаның қалыпты үзілуінің бөлгіш күші ретінде қарастырылады.

F₀ – пластинаның геометриялық ауданы, м².

Пластикалық - дененің сыртқы күштердің әсерінен деформацияланғаннан кейін өзінің алғашқы пішіні қалпына келмейтін қабілеттілігі. Пластикалық ағу – ағу шегінің мәніне тең кернеу шамасымен ағуды айтады. Реологияда осыған байланысты ығысу деформациялары кезінде «ығысудың шектік кернеуі» деген ұғым қолданылады. Ол θ₀ – мен белгіленеді.

Тұтқырлық – дененің қабаттарының ығысуға кедергі келтіру қабілеттілігі. Ньютонды емес (ауытқулы - тұтқыр) сұйықтардың ағуы кезінде тұтқырлық ығысу кернеуі мен жылдамдық градиентіне тәуелді болады. Бұл тұтқырлық тиімді тұтқырлық деп аталады.

Тиімді тұтқырлық – анықталған белгілі ағымдағы құрылымның қайта қалпына келу және өзгеріске ұшырау процесстері арасындағы тепе-теңдік қалпын сипаттайтын соңғы сипаттамасы болып табылады.
2. Тамақ өнімдерін технологиялық өңдеу мәселелерін ғылыми негіздеу үшін жүйелердің құрылымтүзілу процестерін меңгерудің маңызы зор. П.А. Ребиндер коллоидты және микрогетерогенді жүйелердегі құрылымдарды коагуляциялы-кристаллизациялық (тиксо-тропты қалпына келетін) және конденсациялы-кристаллизациялық (қайта қалпына келмейтіндей бұзылған) деп жіктеуді ұсынды.

Коагуляциялы-кристаллизациялық құрылымдар қарқынды броун қозғалысына қатысатын коллоидты бөлшектердің және одан ірі суспензия құрамында болатын бөлшектердің ван-дер-ваальстық молекулярлық ілінісу күштерінің әсерінен туындайды. Тиксотропты қалпына келу кинетикасы қарқынды броун қозғалысымен байланысты болады. Мұның нәтижесінде бөлшектердің бір-бірімен және де неғұрлым үлкен кесектерімен ілінісуі жүзеге асады.

Конденсациялы-кристаллизациялық құрылымдар сұйық ортадан туындайтын ұсақ кристаллдардың тұтасып бірігуінен кеңістік жүйелерінің және де химиялық байланыс торларының жетілуі нәтижесінде құралады. Мұндай құрылымдар өте берік және механикалық бүлінуден кейін қайта келмейді. Бұл құрылымдардың беріктігі коагуляциялымен салыстырғанда аса жоғары.

Пластикалы-тұтқыр денелер үшін деформацияның келесі кинетикалық теңдеуі қолданылады:

где а_ε, а₁, а₂ - геометриялық және механикалық факторлардан, өнімнің физикалық күйінен, оның құрамы мен бастапқы шикізат ерекшеліктерінен тәуелді коэффициент.

Деформация энергиясын және деформацияның өзін анықтауға қатысты есептерде кинетикалық теңдеу ең басты орын алады.

Бұл теңдеу ығысу деформациялары процестерін сипаттау үшін де қолданылады:

Кернеу мен деформация теңдеулері сызықты және сызықты емес болуы мүмкін.