Relation between viscoelasticity and shear-thinning behaviour in liquids

Summary The shear-thinning behaviour of a liquid is represented in terms of a relaxation time, defined by the ratio₀/G₀ of initial viscous and elastic constants. The relationship provides a very simple basis for the evaluation of andG₀ from viscosity/shear data. Results are compared with relaxation times and moduli from primary normal-stress measurement, from stress relaxation and from direct measurement of recoverable shear strain. Good agreement is found but there is experimental evidence the recoverable shear strain_e is related to normal stressN₁ and shear stress by_e = N₁/3, which does not agree with the theoretical prediction of eitherWeissenberg orLodge.

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Zusammenfassung Das Scherentzähungsverhalten einer Flüssigkeit wird mittels einer Relaxationszeit beschrieben, die durch das Verhältnis der Anfangswerte von Viskosität und Elastizitätsmodul₀/G₀ definiert ist. Diese Beziehung eröffnet eine einfache Methode zur Bestimmung von undG₀ aus Scherviskositätsmessungen. Die damit erhaltenen Ergebnisse werden mit Relaxationszeiten und Moduln verglichen, die durch Messung der ersten Normalspannungsdifferenz, der Spannungsrelaxation und der Scherdehnungsrückstellung (recoverable shear strain) gewonnen worden sind. Es wird eine gute Übereinstimmung gefunden, zugleich aber wird der experimentelle Nachweis geführt, daß die Scherdehnungsrückstellung_e mit der ersten NormalspannungsdifferenzN₁ und der Schubspannung durch die Beziehung_e = N₁/3 verknüpft ist, was sowohl zu der theoretischen Voraussage vonWeissenberg als auch zu derjenigen vonLodge im Widerspruch steht.

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With 10 figures and 1 table