流体动力学性能

由中国力学学会固体力学专业委员会主办，中国工程物理研究院总体工程研究所，西南交通大学力学与工程学院，四川大学破坏力学与工程防灾减灾省重点实验室，顶峰多尺度科学研究所，成都大学承办的“2014年全国固体力学学术会议”于金秋十月在四川隆重举办。此次会议共设2个主会场，27个分会场，会议规模宏大，会场组织有序。作为赞助商之一，轶诺仪器（上海）有限公司亦亲自派出市场与技术团队，全心助力此次大会。 现场与会专家多达1200余人，在为期2天的会议中，来自中国科学院力学所的白以龙教授、王自强教授，自然科学基金委的杨卫教授，美国西北大学的黄永刚教授，哈尔滨工业大学的杜善义教授，中国工程物理研究院的孙承伟教授，西南交通大学的翟婉明教授，香港科技大学的余同希教以及美国普渡大学的陈为农教授分别作了特邀报告，会场气氛轻松热烈，不时传来听众的阵阵掌声。 所谓固体力学，就是研究可变形固体在外界因素作用下所产生的应力、应变、位移和破坏等的力学分支。一般包括材料力学、弹性力学、塑性力学等方向。其中，材料力学是固体力学中发展最早的一个分支，它研究材料在外力作用下的力学性能、变形状态和破坏规律，为工程设计中选用材料和选择构件尺寸提供依据。之后发展起来的弹性力学是研究弹性物体在外力作用下的应力场、应变场以及有关的规律；塑性力学则是研究固体受力后处于塑性变形状态时，塑性变形与外力的关系，以及物体中的应力场、应变场以及有关规律。 众所周知，金属材料的主要力学性能包括硬度、弹性、塑性、刚性、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等；而硬度作为一项综合的力学性能指标，与材料的其他性能之间存在一定的联系，比如，金属的抗拉强度便可由硬度经过换算得到。另外，金属的硬度与冷成型性、切削性、焊接性等工艺性能也有密切关系；硬度实验能敏感地反映出材料的化学成分、金相组织和结构的差异，因此被广泛用来进行原材料的质量检验，以及检验零件的热处理质量。硬度试验具有设备简单、操作方便快捷、压痕小以及便于现场操作等特点，是产品研发和生产中最常用的力学性能试验方法，在测试金属材料机械性能上得到了广泛应用。 INNOVATEST轶诺仪器，全球领先的硬度计制造商，位于欧洲荷兰，集设计，研发，生产于一身，深谙力学，视质量为第一生命，致力于提供高端、精密、可靠、稳定的硬度检测设备。为此，INNOVATEST轶诺仪器不断契合广大用户的需要，为其量身定做最合适的硬度测试解决方案。 INNOVATEST轶诺仪器在其荷兰总部和上海子公司均设有展厅，随时恭候您莅临体验！

&mdash &mdash 推出&ldquo 流变学入门课程&rdquo 培训包，内含实践实验指导德国卡尔斯鲁厄（2010年6月7日） &mdash 全球服务科学领域的领导者赛默飞世尔科技有限公司与德累斯顿工业大学流体力学学院展开密切合作，为其学生提供流变学培训课程。此次合作可为公司的所有意向客户提供有关Thermo Scientific HAAKE Viscotester 550 粘度计的各种实践实验资料。 流变学研究对于新产品的开发和质量控制来说正变得日益重要 &mdash 例如，从低粘度的眼药水到固体聚合物。因此，早期培训对于了解流变现象就显得更为重要。赛默飞世尔的&ldquo 流变学入门课程&rdquo 培训包中包括具有特殊配置的HAAKE Viscotester 550粘度计和两个实践实验的说明。该培训可用于普通学校、职业学校、公司和大学。此外，培训包还为授课教师准备了教学指导和实验结果示例。为确保培训包的效果，赛默飞世尔科技将在研讨会活动中对授课教师进行一天的培训。 &ldquo 我们在学生培训课上使用HAAKE Viscotester 550等旋转粘度计进行流变测量教学。该仪器是实践实验的理想之选，通过使用预设的内部程序或软件，操作变得非常简单，可快速培训多个用户。&rdquo 德累斯顿工业大学流体力学学院磁流体动力学系主任Odenbach教授说道：&ldquo 在更复杂的流变测量中，我们使用诸如Thermo Scientific HAAKE MARS之类的仪器。它是一个模块化的流变仪平台，能够针对各种应用进行校准，并提供多种附件。 培训包优点一览： · 坚固可靠的旋转粘度计，带预设的内部程序。 · 适用于介质粘度试验的同心圆筒测量转子，可选用多种测量转子进行扩展（例如、平行板、锥板、旋转式或悬挂式同心圆筒） · 用户友好的Thermo Scientific HAAKE RheoWin测量和评估软件，适用于初学者或熟练用户，可在www.thermoscientific.com/mc 网站上进行免费升级。 · 文件资料中包含流变学基础知识和两个实践实验的说明，还包括授课教师的教学指导。 · 在授课教师的进一步培训中，可有针对性地讲授流变学基础知识或巩固已有知识。 流变学领域的领先者之一赛默飞世尔科技凭借其丰富的Thermo Scientific材料物性表征解决方案为各行各业的客户提供支持。材料物性表征解决方案对塑料、食品、化妆品、药品、涂料、化学品和石化产品，乃至各种液体或固体的粘度、弹性、可加工性和温度相关力学变化进行分析和测量。欲了解更多信息，请访问www.thermoscientific.com/mc。 Thermo Scientific是全球服务科学领域的领导者赛默飞世尔科技旗下品牌。 关于赛默飞世尔科技 赛默飞世尔科技（纽约证券交易所代码：TMO）是全球科学服务领域的领导者，致力于为客户提供全面支持，让世界变得更健康、更清洁、更安全。公司拥有员工35，000名，年收入超过100亿美元，所服务客户包括：医药和生物科技公司、医院和临床诊断实验室、大学、科研院所和政府机构，以及环境与工业过程控制等行业。公司借助Thermo Scientific和Fisher Scientific这两个主要品牌，为客户提供了独特的连续技术开发以及最便捷的采购方案，为公司的主要股东创造利润和其他价值。公司的产品和服务有助于加快科研步伐，帮助客户解决从复杂研发到常规测试再到现场应用中遇到的各类分析挑战。请访问www.thermofisher.com 或中文网站www.thermo.com.cn, www.fishersci.com.cn。

内容简介 众所周知，玻璃是又硬又脆的固体；然而它们的无序结构其实更像液体。与通过观察固体应力和应变之间的行为来理解其机械性质不同，对于液体力学性能的典型观点是粘度，即剪切应力和应变率之间的行为观察。由于玻璃材料的在流变学上需要关注非常宽的应变率范围，因此在实验上颇为困难；通常的做法是使用合适的测试设计来获得不同的应力分布。从这个视角出发，粘性液体和金属玻璃可以进行类似的测试。在本论文的研究中，作者使用HysitronTI980 TriboIndenter，通过巧妙的动态纳米力学实验设计，进行了大范围的微尺度应力松弛实验，包括纳米压痕测试和微悬臂测试，实现了9个数量级的超宽时间尺度表征金属玻璃在室温下的应力-应变速率响应。采集数据后，作者利用使用流体动力学的通用法则，提出金属玻璃包含温度、体积和应力对于应变率的行为轨迹。该工作 Universal scaling law of glass rheology于2022年4月发表于Nature Materials 上。 研究结果和讨论 文中详细提到如何通过三种类型的实验设计来实现将应变率范围跨到九个数量级的目标。首先对较高数量级应变率，作者进行保持峰值载荷200s的准静态压痕试验；热漂移是限制的主要因素。其次，使用中等强度的动态压痕进行参考蠕变式的保载量测, 实现了在无热漂移条件下长达2000 秒的位移量测。最后，采用不同的尺寸、加载距离和施力参数，在低应变率下进行了1000s的悬臂压痕试验。如图 1a 所示，作者测量了 Zr55Cu30Al10Ni5 金属玻璃在剪切应变速率为10-8 到 100 s-1 的动态剪切应力响应。在应力松弛实验中，根据不同松弛时间下的接触力和位移得出剪切应变率和名义剪切应力。在高速纳米压痕实验（图 1b）和低速悬臂实验（图 1c）中，剪切应力是剪切应变速率的函数。纳米压痕和悬臂实验所需的取样量较小，可有效避免高应力水平下离散剪切带和裂纹的干扰。在 ~10-6 到 10-5 s-1 的应变速率范围内，两种不同方法获得的实验数据点完美重合，并形成一条平滑的曲线（图 2a）。因此， 玻璃态材料的动态机械响应速率范围从 ~10-8 到 100 s-1 , 时间尺度跨越九个数量级。作者进一步分析了归一化粘度与应变速率的关系（图2b）。可以看出，所有数据的归一化粘度（η/ηN）与应变率之间的关系显示出相同的趋势，即从低应变速率下的牛顿流体到高应变速率下的剪切稀释。通过与其它实验结果比较发现，金属玻璃流变的动态响应与其它诸如无机玻璃、聚合物玻璃 、乳化剂、粒状材料、火蚁聚集体等无序体系在一个流体动力学框架内遵循同样的一个普适标度律（图2c）。作者进一步给出归一化粘度与无量纲参数ẏηNV/3kTg的函数关系（见图2d），其中 V 是平均摩尔体积，即 V=M/ρ。作者由此定义了液体行为（ẏηNV/3kTg1）与类固体行为（ẏηNV/3kTg1）的分界判据，揭示了热激活主导的牛顿流体向应力驱动的协同剪切塑性流变转变发生于（ẏηNV/3kTg=1）。这一无量纲普适标度律全面验证了玻璃态物质的动力学转变相图（图3）。通过此普适标度律推导出的玻璃动力学相图，可以将各种“玻璃”的动态行为统一到一个由温度、体积、应力组成的热力学变量参数评价规则下（图3）。 总结 作者基于动态纳米力学测量，得出金属玻璃与其它各种 "玻璃 "系统一起的宽频动态响应，都可以在经典流体动力学框架内用普适标度律加以统一。该普适标度律证明了无序系统的动态转变可以用平衡牛顿液体和非平衡弹塑性固体之间的转变来描述。这项研究揭示了玻璃的液态属性，并通过温度、体积、应力等热力学变量，对 "玻璃 "系统的动态转变进行了定量描述。