The invention discloses a non steady shear stress testing phase of the feedback control system and method of the invention to test the rheological curve of smooth continuous as the premise, in the discrete time domain initial loading torque rheometer, determine the mathematical relationship between the torque moment measured angular velocity of the rotor and the next moment, according to the rotational speed of the rotor has been the next moment, approximate to obtain the rotor angular acceleration, and inertia force, rotor angular acceleration and rheometer parts according to the preset shear, calculate the next moment applied torque value, and use its regulation. The invention guarantees that the true shear stress of the rotor surface conforms to the preset value, and is suitable for rheological testing of rheological and time dependent fluid controlled shear stress loading, and has certain versatility and applicability.
【技术实现步骤摘要】
一种非稳态测试阶段的流变仪剪切应力反馈调控系统及方法
本专利技术涉及一种非稳态测试阶段的流变仪剪切应力反馈调控系统及方法。
技术介绍
工业、医疗、食品、生活等各领域涉及多种流体,研究不同物料的流变特性是深入了解其流体特性并加以应用的必然要求。因此,物料流变性测量的准确程度将是能否准确认识其流变特性的关键。随着智能化流变仪的快速发展,诸如奥地利AntonPaar、德国HAAKE等品牌的高级旋转流变仪正在流变测量领域发挥着重要作用。对于牛顿流体、幂律流体等与时间无关的流体,通常待流变仪稳定转动后测试其流变数据。对于聚合物、胶凝原油等粘弹性、触变性材料,其流变性与剪切时间密切相关,需要准确测量“剪切变形全过程”的力学特性。而流变测试初始阶段,测试系统不可避免地处于“非稳态”转动阶段,此时施加或测量的数值,可能存在偏差。流变测量过程中,通过给转子施加扭矩值,实现转动剪切测试。读取的常见流变参数,剪切应力、应变、应变速率,是由流变仪中的扭矩、转子偏转角、转速分别对应计算的。具体的转换关系如下:τ=CSST(1)γ=CSDα(2)式中,τ为剪切应力,Pa;T为流变仪施加扭矩,Nm,由图1中的结构1“马达”施加;γ为应变;α为转子的转角,rad;为应变速率,s-1;ω为转子的转速,rad/s;CSS、CSD、CSR表示流变仪运动参数与流变参数之间的转换函数式。由于转子可以近似认为刚体,所以不会发生扭转变形,对于公式(2)与(3),在稳态与非稳态阶段均是严格成立的。但公式(1)中的剪切应力为基于扭矩值反算读取的“测量剪切应力”,仅流变仪处于“稳态”剪切的时候,“测量剪切应 ...
【技术保护点】
一种非稳态测试阶段的流变仪剪切应力反馈调控方法,其特征是:以测试试样流变曲线光滑连续为前提,在流变仪初始扭矩加载时间域内进行离散,确定实测转子角速度与下一时刻应施加扭矩的数学关系,根据已测得的转子转速,近似获取下一时刻的转子角加速度,并根据预设的剪切应力、转子角加速度和流变仪旋转件的转动惯量,计算获得下一时刻应施加的扭矩值,并使用其进行调控。
【技术特征摘要】
1.一种非稳态测试阶段的流变仪剪切应力反馈调控方法,其特征是:以测试试样流变曲线光滑连续为前提,在流变仪初始扭矩加载时间域内进行离散,确定实测转子角速度与下一时刻应施加扭矩的数学关系,根据已测得的转子转速,近似获取下一时刻的转子角加速度,并根据预设的剪切应力、转子角加速度和流变仪旋转件的转动惯量,计算获得下一时刻应施加的扭矩值,并使用其进行调控。2.如权利要求1所述的一种非稳态测试阶段的流变仪剪切应力反馈调控方法,其特征是:在旋转流变仪控制应力模式下,对于t≥2Δt的情况,Δt为离散时间间隔,t时刻马达施加的扭矩值是依据预设的t时刻应施加剪切应力、t-2Δt时刻与t-Δt时刻流变仪旋转件角速度实时调整的,依据流变曲线光滑连续的特征,根据检测的t-2Δt时刻与t-Δt时刻流变仪旋转件角速度,近似计算t时刻旋转件的角加速度,并根据预设的t时刻转子表面剪切应力、旋转件角加速度,计算t时刻应施加的扭矩值。3.如权利要求2所述的一种非稳态测试阶段的流变仪剪切应力反馈调控方法,其特征是:对于t≤Δt的情况,即,t=0与t=Δt时刻,近似忽略转子加速,认为扭矩值全部转化为转子表面真实剪切应力,T|0=Aτ0,T|Δt=Aτ0,τ0为预设剪切应力值,A代表不同流变测试系统,扭矩与应力之间的函数关系。4.如权利要求2所述的一种非稳态测试阶段的流变仪剪切应力反馈调控方法,其特征是:对于t≥2Δt的情况,扭矩值的计算公式为τ0为预设剪切应力值,A代表不同流变测试系统,扭矩与应力之间的函数关系,...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈雷,刘士元,刘刚,卢兴国,滕厚兴,
申请(专利权)人:中国石油大学华东,
类型:发明
国别省市:山东,37
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