Werkstoffwissenschaften (Fach) / Rheologie (Lektion)

rheologische Parameter

Diese Lektion wurde von maranello erstellt.

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• Welche für die Rheometrie wichtigen Strömungen gibt es? Scherströmung und Dehnströmung
• Was ist die Scherströmung? auch Schicht- oderViskosimeterströmung Schar mat. Flächen,die aufeinander gleiten, ohne das sie verzerrt, verstreckt oder verschoben werden Fläche kann auch Zylinder, Kugel, Kegel sein Scherrrichtung und Schergeschwindigkeit beschreiben Deformationsvorgang
• Welche Scherströmungen unterscheidet man? Schlepp-, Druck- und Überlappung von Schlepp- und Druckströmung
• Was ist die Dehnströmung? keine Drehung der Materie Elemente R-- = E-- in 3 zueinander orthogonale Richtungen gedehntoder verkürzt
• Welche Dehnströmungen unterteilt man? uniaxiale-, palnare-, äquibiaxiale Dehnströmung
• Was sagt das mechanische Materialgesetz? Der Spannungszustand am räuml. Ort zurBeobachtungszeit ist ein Funktional d. Bewegung sämtl. mat. Punkte d. Körpers.
• Welche Materialien werden durch das mechanische Materialgesetz beschrieben? homogene und isotrope
• Welche Materialgesetze gibt es? Bestimmtheitsprinzip,Invarianzprinzip, rheologische Zstgl einfach homogener isotoper Materialien
• Was sagt das Bestimmtheitsprinzip aus? schränkt Zusammenhang zw. Spannung und Bewegung mat. Punkte ein für einfache Materialien ist Spannungszustand durch Geschichte d. Deformationsgrad vollst. bestimmt
• Was sagt das Invarianzprinzip aus? Unveränderlichkeit v. Größen invariant gegenüber Koordiantentransformationen invariant gegenüber starren,zeitabhängigen Bewegungen   Materialverhalten unaghängig von starren, zeitabhängigen Translationen u. Dehnungen  
• Wie werden die Invarianzprinzipien klassifiziert? homogene Materialien: alle Punkte gleichwertig; invariant gegenüber Translation isotrope Materialien: invariant gegenüber Spiegelung u. Drehung Flüssigkeiten: invariant gegenüber isochorer Transformation, sind isotrop
• Wann spricht man von einem ideal-elastische,wann von einem retardiert- elastische FK? reversible Deformation,die spontan erfolgt-> ideal-elastisch reversible Deformation, die verzögert abläuft-> retardiert elastisch
• Was passiert oberhalb der Glastemperatur mit makromolekularen Stoffen? - lassen große elastische Deformationen zu (Gummi, best. Thermoplaste) - gummielastischen FK sind aus langen biegsamen Kettenmolekülen aufgebaut - bei Gummi durch chem. Bindungen (Schwefelbrücken) permanent vernetzt ungedehnt: Moleküle statistisch geknäult und wechseln auf Grund v. Wärmebewegung ihre Konformation Dehnung: mittl. Entfernung zw. Vernetzungspunkten wächst und Anzahlder Konformationen der Molekülketten nimmt ab  
• Wie läßt sich der Spannungszustand eines Gummis berechnen? - Ersatz des realen Gummi durch Phantomketten mit folg. Eigenschaften: starke, lokalisierte WW an einz. Pkt. der Ketten; es existieren keine inter- o. intramolekularen Kräfte (freies durchdringen) Netzpunkte bewegen sich affin mit makroskop. Deformation Kettenbindungen frei drehbar σ--(t)= -pE-- + rho*k*T*N* B-- k= Boltzmann T= Abs. Temperatur N= Zahl der Kettensegmente    
• Wie lautet das neo- Hooksche Gesetz der Elastizitätstheorie? σ--(t) = -pE-- + G B-- G Schubmodul = (rhot* T/ rho0*T0)* G0 Kennzeichen entropieelastischen Verhaltens
• Was sind die Lameschen Konstanten? Λ und G
• Formel reiner Schubspannungszustand? σ-- = 2G * 1/2 γ= G*γ  
• Was ist der Kompressionsmodul? K=Λ+2/3 G K= -p/ Sp(ε--)
• Wie lautet nun das Hooksche Gesetz für kompressible Medien? σ-- = K Sp (ε--) E-- + 2G( ε--  - 1/3 Sp(ε--) E--) 1. Teil: Spannung auf Grund der Volumenänderung 2. Teil: Spannung auf Grund der Formänderung b. konst. Volumen
• In welcher Beziehung stehen E- Modul und Schubmodul im inkompressiblen Fall? E= 2G(1+μ) für μ= 0,5
• In welcher Beziehung stehen Kompressionsmodul und E-Modul im inkompressiblen Fall? K= E/ 3(1-2μ)   für  μ= 0,5
• Was haben Flüssigkeiten bzgl. Deformationen? schwindendes Gedächtnis- > viskoelastisches Verhalten
• Wie verhält sich eine Flüssigkeit bei sehr schneller Beansprunchungß? wie isotrope elastische Festkörper-> Trägheitskräfte nehmen zu
• Bei welchem Verhalten liegt keine Konvergenz des Prozesses vor? Relaxationsversuch
• Wie kann jede Flüssigkeit bei genügend langsamen Prozess betrachtet werden? als reibungsfrei-> als Newt. Flüssigkeit
• Wie lautet das Hooksche Gesetz im inkompressiblen Fall? σ-- = -p E--+2 G--* ε--
• Was ist das neo Hooksche Gesetz? σ-- (t)= -p E-- + G-- B--
• Definition Dispersion? ist eine aus zwei o. mehreren Phasen bestehendes Stoffsystem,bei dem ein Stoff die sog. disperse Phase in  einem anderen, dem sog. Dispergiermittel in feinster Form verteilt.
• Welchen Aggregatzustand können die disperse Phase, als auch das Dispergiermittel haben? fest, flüssig,gasförmig
• Ab wann handelt es sich nicht mehr um eine Dispersion? wenn disperse Phase in Form einzelner Moleküle (Teilchegröße < 1nm),als einphasige Lsg. vorliegt
• Wie nennt man Systeme mit Teilchengrößen zwischen 1 u. 100 nm und mehr als 100nm? kolloid disperses System oder Sol bis 100nm grobdispers ab 100nm
• Was ist eine Suspension? es sind kleine Feststoffpartikelin einer Flüssigkeit, dem Suspensionsmittel,dispergiert grob disperse Suspensionen-> Schwerkraft zerlegt in Bestandteile-> Beschleunigung zentrifugieren
• Was kann sich bei dispersen Systemen je nach Konz., Größe und Form derdispersen Phase einstellen? Fließverhalten, welches sich vom idealviskosen Verhalten unterscheidet
• Was bezeichnet man als Bingham Stoffe+ Beispiel? oberhalb der kritischen Konzentration tritt eine Fließgrenze τ0 ein bei weitere Erhöhung der Konz. bewirkt Zunahme der Viskosität Verschiebung der Fließgrenze zu höheren Werten zu höheren Werten oberhalb krit. Konz-> geringe Belastung (<τ0 ) = FK; große Belastung (> τ0)= Newt. Flüssigkeit => plastisches Fließverhalten (Bingham stoffe) weitere Erhöhung der Konz. bewirkt Zunahme Viskosität und weiteres Verschieben der Fließgrenze Wenn nach Überschreiten der Fließgrenze eine Proportionalität zwischen der Schergeschwindigkeit dv/dy und der Schubspannung τ vorliegt, so handelt es sich um ein ideal-plastisches Verhalten. Beispiele hierfür sind Zahnpasta, Lacke, Farben, Mayonnaise und Vaseline, Schokolade, Zementschlämme, Salben
• Beispiele für Suspensionen! Mörtel oder Beton (mineralische Suspensionen) Deckfarbe, Wandfarben (Pigmentsuspensionen, in Unterscheidung zu Farbstoffen, die in Lösung gehen) Blut Orangensaft
• Beispiel Dispersion! Je nach Aggregatzustand der beteiligten Stoffe unterscheidet man dabei: 1. Dispersionsmittel 2. disperse Phase   Feststoff Feststoff: nart. Mineralien, Granit, Schleifscheiben Feststoff Gas: Aktivkohle, Isolierschaum, Sinterwerkstoffe Fest Flüssig: Gele, org. Gewebe Flüssigkeit Feststoff: Suspensionen (Zahnpasta, naturtrüber Apfelsaft) Flüssigkeit Flüssigkeit: Milch (Emulsionen) Flüssigkeit Gas: Schaum, Blasenschwarm Gas Feststoff: Rauch,Staub (Aerosole) Gas Flüssigkeit:  Nebel (Aerosole) Gas Gas: keine Mehrphasensysteme- keine Dispersion Flüssigkeit Aggregate Seife, Farbstoffe Gel Lösungsmittel Makromoleküle Leim, Gel Biofluid Flüssigkeit Erythrozyten Blut Biokolloid Kollagen Apatit Knochen
• Beispiele Emulsionen? Beispiele für Emulsionen sind zahlreiche Kosmetika, Milch und Mayonnaise.
• Beispiele Dehnströmung?             - Planare Dehnströmung            - Uniaxiale Dehnströmung            - Äquibiaxiale Dehnströmung - Ziehen eines Fadens (CaBER)    - Dehnen einer Lamelle    - Gasblase mit zeitabhängigen Radien (Pulsierende Blase)

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