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粘度
附注是为a可塑性课程．我会在我的推特账户上更新新的帖子:https://twitter.com/zhigangsuo．
当原子改变相邻原子时，金属发生塑性流动。当分子改变相邻分子时，液体发生粘性流动。但是金属的塑性流动与液体的粘性流动有一个重要的区别。当金属经历塑性流动时，应力取决于变形量，但对变形速率不敏感。相比之下，当液体经历粘性流动时，应力对变形量不敏感，而取决于变形的速度。在研究塑性时，回顾粘度定律是有用的。
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 粘度2014 10 05.pdf |
3.16 MB |
评论
关于粘度:次要题外话
亲爱的中国,
1.这里的博客文章有很好的文字描述，还有很好的笔记。
2.顺便提一句:你可以强调一个经常被学生忽略或误解的点。(无论如何，至少我是的，在过去的一段时间里!)
在流体中，压力不是粘性张量或动态应力张量的一部分，而是独立存在的。
在一个静止的流体，压力当然存在。然而，由于所有的速度分量都是零，速度梯度也是零，因此，粘性(或动态)应力张量分量都是零。
现在，当涉及到移动流体也会受到这种静力的压力，在此之上，粘性应力也会产生由于流体块相对于周围流体的相对运动。(也就是说，在流动流体中，零阶项和一阶项都是非零且有意义的。当然，这些是独立的项。因此，压力和粘性应力张量是独立的。)
现在，如果有人希望将“压力”的概念也应用到固体的环境中，那么它必须被视为应力张量本身的一部分——它将是流体静力学部分。但是没有与实际压力(作为零阶项)等价的东西，因为在定义中没有基本的时间依赖性。
说了这么多，让我分享一个与向学生解释所有这些部分有关的难点。他们可以很容易地得到运动流体中的动态应力，只要剪切讨论了粘滞应力张量的分量。(他们可以用掸子做类比——掸子在桌子上移动会产生表面摩擦等等)但事实上也有相似的地方正常的粘性应力张量中的应力分量(即，它们通过速度梯度产生的事实)是他们更难接受的东西。
．.．你还有什么要补充的吗?
我可以用莱纳德-琼斯流体来解释，也许会有帮助。我也可以尝试解释它(我不知道，也许我会)通过将相互作用限制为剪切模式，通过引入第二个旋转45度的微分元件，然后将该元件上的剪应力转换回原始的剪应力。这也可能有帮助，但我不确定——这太间接了。
但是，无论如何，既然你在上面的帖子中用如此简单的术语描述了流体与固体的问题，这让我坐下来思考:你会如何描述流体中的正常粘性应力，即“正面”(或“尾部”)环境中的粘性应力?
最好的
——特[E&OE]
在流体中，应力是否等于热力学压力?
亲爱的阿吉特:非常感谢你的评论。我将在几天后的课堂上尝试这些笔记，你的评论让一个问题成为了焦点。我在想，在课堂上我要谈多少这个问题。
在较长版本的笔记上流体力学的基本方程，我写了一段，标题是“流体的膨胀是粘弹性的”。在那里，我估计了水的弛豫时间，发现它的数量级是10^-12秒。然后我写了一段如下。
“对于许多物质来说，随着温度的下降，粘度会急剧增加，但弹性模量不会。可以想象，粘弹性膨胀可能很重要。也可以想象，当粘弹性膨胀很重要时，粘弹性剪切也很重要。为了描述剪切，开尔文型的粘弹性显然是错误的，我们必须调用麦克斯韦型的粘弹性，或者某种形式的混合。事情很复杂。我们应该用一个单独的理论公式来处理粘弹性流体。”
然后我增加了一段标题为“部分热力学平衡”的段落。该模型假设流体和外力不是相对于剪切处于热力学平衡状态，而是相对于膨胀处于热力学平衡状态。
看到你的评论后，我想我应该在课堂上提出这个问题，看看学生们的反应。
回复:塑性变形的非速率依赖性
他写道:“当金属经历塑性流动时，应力取决于变形量，但对变形速率不敏感。”这不是严格正确的，必须加以限定。比如我们的论文"扩展机械阈值应力塑性模型——6061-T6铝合金的模拟B Banerjee, A Bhawalkar -材料与结构力学杂志，2008。链接- >http://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=en&user=SuXbXwsAAAAJ&citation_for_view=SuXbXwsAAAAJ: zYLM7Y9cAGgC。
——Biswajit
速率无关塑性vs粘性流动
亲爱的比斯瓦吉特:非常感谢你的及时评论。事实上，速率无关的塑性和粘性流动是两个理想化的模型。它们通常用于描述金属和液体，原因在我最初的笔记中提到过。这两种理想化的模型也有教学价值:它们在应变和变形率之间形成了明显的对比。
但正如你所指出的，理想化并不是现实。金属的变形确实取决于变形的速率。最著名的例子是高温下的蠕变。即使在室温下，速率敏感性也可能对金属的行为产生深远的影响。我将在课堂上描述一个例子:
A.K. Ghosh，应变硬化和应变速率硬化材料的拉伸不稳定性和颈缩，金属学报25,1413-1434(1977)。
高希，应变硬化和应变率敏感性对板料成形的影响，工程材料学报，99,64- 74(1977)。
哈钦森，j.w.，尼尔，K.W. "应变率敏感性对单轴拉伸颈缩的影响《金属学报》，25,839-846(1977)。
实验数据是惊人的(图1)。
回复:速率依赖的可塑性
亲爱的志刚，我们论文中的图8将让您了解铝合金中观察到的不寻常行为。
——Biswajit
粘度的最新说明
我刚刚发布了粘度的更新说明。我采纳了Ajit的建议，强调了施加的静水应力和热力学压力的区别。在这个版本中，这个讨论发生在讲义的前面，在流体静力态的简单背景下。我还添加了许多其他项目来提高清晰度。
一如既往，你的输入是有价值的，并将帮助我进一步改进笔记。