مقدمة
يُفضل استخدام الأشكال الهندسية التي تُنشئ ملفًا جانبيًا موحدًا لمعدل القص مثل الأنظمة المخروطية/الصفيحة والأسطوانية للقياسات الدورانية لأنها تؤدي إلى قيم مطلقة لزوجة القص. يتم تحديد معدل القص وإجهاد القص المطبق على العينة بوضوح باستخدام فجوة القياس مع الإزاحة وعزم الدوران، على التوالي.
ومع ذلك، لا يمكن قياس مجموعة واسعة من المواد بمثل هذه الأشكال الهندسية، على سبيل المثال، في حالة حدوث ترسيب أو إذا كانت العينة تحتوي على جسيمات كبيرة الحجم. في هذه الحالات، لا يزال تحديد اللزوجة ممكنًا باستخدام هندسة "نسبية"، وسميت كذلك لأن ملف معدل القص ليس موحدًا تمامًا.
يوضح الشكل 1 أحد هذه الأشكال الهندسية. تم تطوير الكرة المدارية المزدوجة للقياسات على مواد البناء التي غالبًا ما تحتوي على جسيمات كبيرة.
يمكن مقارنة القياسات التي أجريت على عينتين باستخدام الكرة المدارية المزدوجة ونفس الجهاز مع بعضهما البعض. ومع ذلك، يجب الأخذ في الاعتبار أنها ليست صحيحة بنسبة 100% بسبب مجال القص غير المنتظم المطبق.
في المناقشة التالية، تتم مقارنة القياس الذي تم إجراؤه باستخدام هندسة مطلقة بالقياس الذي تم إجراؤه باستخدام الكرة المدارية المزدوجة.
معلمات القياس
تم إجراء قياس دوراني (اللزوجة) على طلاء حائط باستخدام الكرة المدارية المزدوجة (هندسة نسبية) ونظام مخروطي/لوح (هندسة مطلقة).
تم تلخيص الشروط المستخدمة في الاختبارات في الجدول 1.
بالنسبة لجميع مقاييس الانسيابية، تُستخدم الثوابت الهندسية كعوامل تحويل، مع أخذ معلمات الأداة مثل عزم الدوران والإزاحة وتحويلها إلى إجهاد ومعدل قص. بالنسبة للمخروط والصفيحة، تكون هذه الثوابت محددة جيدًا1. أما بالنسبة للهندسة النسبية، مثل الكرة المدارية المزدوجة، فيتم استخدام إجراء بديل2 لتوليد اتفاق قريب من الهندسة المطلقة.
1 Macosko CW: مفاهيم الريولوجيا ومبادئها وتطبيقاتها، Wiley-VCH (1992)
2 Duffy JJ, Hill AJ, Murphy SH: طريقة بسيطة لتحديد ثوابت الإجهاد والانفعال لأنظمة القياس غير القياسية على مقياس الريول الدوراني، Appl. Rheol. 25 (2015) 42670
الجدول 1: شروط الاختبار
| العينة | طلاء الجدران | |
| الجهاز | كينيكسوس ألترا + | |
| الهندسة | مطلق CP1/40 (صفيحة مخروطية، القطر: 40 مم، الزاوية المخروطية: 1°) | كرة مدارية مزدوجة |
| الفجوة | 26 ميكرومتر | 1 مم (المسافة بين الكرات وأسفل الكوب) |
| معدل القص | 0.1 إلى 100 ثانية-1 | |
نتائج القياس
يعرض الشكل 2 المنحنيات الناتجة عن القياسين خلال قياس اللزوجة في الحالة المستقرة بين 0.1 و100 ث-1.
تُظهر المنحنيات اتفاقًا جيدًا بين قيم لزوجة القص التي تم الحصول عليها باستخدام الكرة المدارية المزدوجة وتلك الناتجة عن القياس باستخدام نظام المخروط/الصفيحة على مدى ثلاثة عقود من معدل القص.
الخاتمة
إن الهندسة المطلقة مثل الهندسة المخروطية/الهندسة اللوحية هي الخيار الأول للحصول على قيم لزوجة القص. ومع ذلك، إذا كانت العينة غير مستقرة للغاية، أي إذا حدث ترسيب أو انفصال، أو إذا كانت العينة تحتوي على جسيمات كبيرة، فإن الهندسة المطلقة ليست مناسبة لأن قيم لزوجة القص لا تمثلها. تنتج الكرة المدارية المزدوجة معلومات أكثر اتساقًا وتمثيلًا عن لزوجة العينة أثناء الاختبار الريولوجي. في هذا المثال، تبين أن القياسات باستخدام هندسة الكرة المدارية المزدوجة توفر قيم لزوجة القص التمثيلية للمادة.