Dilatantvätskor

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 19 april 2013; kontroller kräver 15 redigeringar .

Dilatantvätskor ( dilatantmaterial ) är material där viskositeten ökar med ökande skjuvtöjningshastighet . Sådana vätskor är en typ av icke-newtonska vätskor .

Den dilatanteffekten observeras i de material där tätt placerade partiklar blandas med en vätska som fyller utrymmet mellan partiklarna. Vid låga skjuvhastigheter av materialskikten i förhållande till varandra fungerar vätskan som ett smörjmedel, och det dilatantmaterialet kan flyta lätt. Vid höga hastigheter hinner inte vätskan fylla de fria utrymmena som bildas mellan de rörliga partiklarna, och därför ökar friktionen mellan partiklarna kraftigt, vilket leder till en ökning av viskositeten. [1] Denna effekt kan lätt observeras i en blandning av majsstärkelse och vatten [2], som beter sig paradoxalt när dess yta träffas eller något kastas mot den. Sand helt fuktad med vatten fungerar också som ett dilatantmaterial. Av denna anledning, när du går längs stranden efter regn, kan du observera torr sand på de platser där foten har trampat (under det våta sandlagret finns det ett område med torr sand, på grund av det faktum att regndroppar, träffar den redan våta sanden, kan inte tränga djupt in i -på grund av våtsandens dilatantegenskaper) [3] . Av samma skäl är fotavtrycken för en snabblöpande person på våt sand mycket svagare än på torr sand, naturligtvis, i det här fallet är manifestationen av effekten mycket beroende av löparens vikt.

Rheopexi är en liknande egenskap hos material; i reopetiska material ökar viskositeten som ett resultat av "ackumulering" av stress över tiden.
Den motsatta egenskapen till dilatans är pseudoplasticitet .

Matematisk modell

För att beskriva skjuvspänningens beroende av skjuvspänningen hos dilatantvätskor, används Ostwalds kraftlag: , där är konsistenskoefficienten, är flödesindexet, som bestämmer ökningen av effektiv viskositet med ökande skjuvhastighet [4] . $\tau$ $\tau =K({\frac {dv}{dx)))^{m-1}({\frac {dv}{dx)))$ $K$ $m>1$

Applikation

Traction control

Vissa AWD- system använder viskösa kopplingar fyllda med en dilatant vätska för att överföra kraft mellan fram- och bakhjulen. Vid körning på en väg med bra grepp mellan hjulen och vägbanan är körbeteendet för fram- och bakhjulen detsamma, och därför är blandningen av vätskan i kopplingen mycket svag, den har bra flyt och liten kraften överförs genom kopplingen från ett hjul till ett annat. När framhjulen börjar glida ökar hastigheten på vätskeskikten i den viskösa kopplingen, vilket leder till en förtjockning av denna vätska. Som ett resultat överförs mer vridmoment genom kopplingen från bakhjulen. I en sådan anordning kan vätskan nästan helt stelna, och samtidigt överförs det maximala vridmomentet genom kopplingen. Operatören deltar inte i hanteringen av den beskrivna processen på något sätt. De beskrivna systemen används i fordon utformade för rörelse både på vägar och terräng.

Skottsäkra västar

Vissa statliga organisationer och företag använder dilatantmaterial i utvecklingen av kroppsskydd och andra skyddsanordningar för människokroppen.

I en studie jämfördes standard Kevlar- tyg med kompositrustning gjord av Kevlar och en dilatantvätska. Resultaten visade att kompositpansar presterade bättre än ren Kevlar, trots att kompositens tjocklek var mindre än en tredjedel av ren Kevlar. [5]

Exempel på användning av dilatantmaterial i personlig skyddsutrustning inkluderar d3o ( engelska ), och Active Protection System [6] tillverkat av Dow Corning .

Se även

Anteckningar

↑ Encyclopedia of Fluid Mechanics: Rheology and Non-Newtonian Flows / Cheremisihoff, Nicholas P. - Houston, Texas: Gulf Publishing Company, 1988. - Vol. 7.
↑ Youtube Cornstarch science https://www.youtube.com/watch?v=vCHPo3EA7oE Arkiverad 6 april 2018 på Wayback Machine
↑ Youtube Wet Sand Science https://www.youtube.com/watch?v=B_qRh5Y-hO8 Arkiverad 10 mars 2016 på Wayback Machine
↑ Gusev Yu.I., Karasev I.N., Kolman-Ivanov E.E. Konstruktion och beräkning av maskiner för kemisk produktion. - M., Mashinostroenie, 1985. - sid. 142 - 143
↑ Flytande pansar "kan stoppa kulor" , BBC News (9 juli 2010).
↑ Dow Corning® Active Protection System

Länkar

Ordböcker och uppslagsverk	Britannica (online)