Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Jankowski Krzysztof, Pawlikowski Marek, Barcz Katarzyna

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2022

|

Vol. 24, no. 3

169--177

EN

The aim of this research was to verify to what extent the shape of an indenter tip influences the final form of the constitutive equation for the trabecular bone. Methods: Trabecular bone was formulated as a non-linear viscoelastic material with Mooney–Rivlin hyperelastic model to describe the purely elastic response of the bone tissue. Tests of the mechanical properties of the trabecular bone, resected from the femoral head of a 56-year-old patient, were carried out with two types of indenter: the spherical tip of a diameter of 200 μm and pyramid Vickers tip with 136° between plane faces. Tests with both indenters included loading and unloading phases with no hold at peak force and with hold time t = 20 s and were conducted with a maximum load Pmax = 500 mN and loading/unloading rate V = 500 mN/min. Results: The formulated constitutive model describes the trabecula behaviour very well. The model curves match the experimental results in the loading phase, holding period and most of the unloading ramp. The purely viscoelastic material constants are very close in value for both considered tips, but purely elastic constants differ. Conclusions: The results indicate that the constitutive model based on the indentation with the Vickers tip does not cover the plastic residual deformation. When a viscoelastic response of bone is expected, a model with constants calibrated for the spherical tip should be used, and the other set of parameters values (Vickers tip) when trabeculae may undergo plastic deformation.

2

Effect of filler type on non-linear viscoelastic characteristics of asphalt mastic

Mazurek Grzegorz

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 2

247--259

EN

This article discusses the rheological tests and analyses based on the Schapery non-linear viscoelasticity model that were performed to study asphalt mastic behaviour under high shear stresses. Seven mineral filler types were applied in this study, including a mixed filler with hydrated lime and fillers derived from dust extraction systems. Determination of basic properties of the fillers was followed by creep and recovery tests (DSR) at different levels of shear stress conducted in accordance with a modified MSCR procedure. The first stage in the analysis was the identification of linear viscoelastic region and the non-linear viscoelasticity model parameters such as the length of the loading period, the temperature and the stress level using TTSSP (Time-Temperature- Stress Superposition Principle). Subsequent numerical simulations of strain variation with respect to stress confirmed a high degree of agreement between the non-linear viscoelasticity model and mastic sample behaviour. A strong correlation was found between the non-linear viscoelasticity parameters and mastic properties. The proposed methodology is able to quickly identify and eliminate the fillers that may contribute to HMA deformations.

PL

W artykule przedstawiono badania i analizy efektów reologicznych mastyksu asfaltowego poddanego wysokim naprężeniem ścinającym wykorzystując model nieliniowej lepkosprężystości Schapery’ego. Docelowy materiał użyty w pracy, czyli mastyks jest efektywnym spoiwem mieszanki mineralno-asfaltowej (mma) będący produktem mieszania asfaltu i wypełniacza (<0,063 mm) zapewniającego właściwą kohezję pomiędzy składnikami zasadniczego szkieletu mineralnego. Relacja pomiędzy proporcjami składników (asfalt-wypełniacz) zdecydowanie wpływa na sztywność mma. Na temat wpływu rodzaju wypełniacza na właściwości mastyksu jak i również mma powstało wiele prac. Nie mniej jednak z faktu złożoności zjawisk reologicznych jakie towarzyszą odkształcalności mastyksu badania nad fenomenologią mastyks wciąż trwają. Według wymagań krajowych (WT-1/2014), jako produkt pełnowartościowy, należy uznać wypełniacz o zawartości węglanu wapnia ≥70%. Z kolei autorzy raportu NCHRP 9-45 stwierdzili, że na właściwości mechaniczne w niskiej i wysokiej temperaturze miały wpływ przede wszystkim właściwości fizyczne wypełniacza takie jak: porowatość, uziarnienie. Ponadto zaobserwowali zadawalające rezultaty jakości mastyksu można uzyskać z wypełniaczami pochodzącymi z systemów odpylania kruszyw nierzadko o odczynie kwaśnym. Z faktu występowania dużych rozbieżności opinii w analizie zostały zastosowane materiały pełnowartościowe: mączka wapienna (L), wypełniacz mieszany: 85% mączka wapienna/15% wapno hydratyzowane (0.15HL/L), wypełniacz mieszany: 70% mączka wapienna/30%wapno hydratyzowane (0.30HL/L). Do dalszej ewaluacji wykorzystano materiały niespełniające kryteria jakościowe (według WT-1/2014) takie jak: pyły pochodzenia gabrowego (G), pyły pochodzenia kwarcytowego (Q), pyły pochodzenia bazaltowego (B), pyły pochodzenia dolomitowego (D) oraz pyły granitowe (do celów walidacji). O skuteczności aplikacji danego wypełniacza świadczy również zachowanie finalnego mastyksu w punktu widzenia jego odkształcalności przy wysokich naprężeniach. Dlatego też do oceny zjawiska pełzania i powrotu sprężystego wykorzystano badania monotoniczne w próbie pełzania z odciążeniem (powrót sprężysty) z zastosowaniem zmodyfikowanej procedury MMSCR. Metoda MMSCR stanowi modyfikację tradycyjnej metody MSCR (Multi Stress Creep Recovery Test) dedykowanej ocenie pełzania asfaltów poddanych cyklicznemu naprężeniu ścinającemu. Metoda MMSCR stanowi rozwinięcie metody MSCR poprzez szerszą analizę zakresu nieliniowego lepkosprężystości o wiele bardziej racjonalnego w rzeczywistej pracy mma. W zmodyfikowanym programie MMSCR pomiar odkształcenia (sekwencja), tak samo jak w badaniu MSCR, był realizowany w czasie trwania obciążenia przez 1 s (sekwencja obciążenia) a następnie odkształcenia w czasie powrotu (sekwencja odciążenia) trwającego 9 s. Badanie zostało powtórzone w trzech temperaturach, czyli: 50°C, 60°C, 70°C aby uwzględnić zasadę superpozycji czas-temperatura (TTSP). Ponadto uwzględniono trzy poziomy naprężenia ścinającego 100Pa, 3200Pa oraz 6400Pa aby wykorzystać najbardziej zaawansowaną zasadę superpozycji TTSSP (time temperature stress superposition principle).

3

Non-linear mastic characteristics based on the modified MSCR (Multiple Stress Creep Recovery) test

Mazurek Grzegorz, Pszczoła Marek, Szydłowski Cezary

Structure and Environment

|

2019

|

Vol. 11, no. 1

23--34

EN

Mastic containing asphalt in its composition is an example of a viscoelastic material. It is an effective binder in asphalt. It consists of a filler (<0.063 mm) and asphalt mixed in the right proportions. Just like in asphalt, its response depends on the temperature level, the load and stress time. Changing the stress stiffness of the mastic affects the non-linear course of the stress-strain relationship. Modelling of the non-linear course of the mastic response for any stress history was performed using a single-integral Schapery equation. Two mastic composites made using filler to asphalt 2:1 ratio, was used in the tests. In addition, the contents of the filler, in one of the compositions, was enriched with hydrated lime in an amount of 15% in relation to the mass of the lime filler. It was found that the use of non-linear viscoelasticity model describes, in a comprehensive manner, the change in strain over time with different stress histories. In addition, hydrated lime reduced strains in the mastic compared to a composition consisting of limestone dust only.

PL

Mastyks zawierający w swoim składzie asfalt jest przykładem materiału lepkosprężystego. Stanowi on efektywne lepiszcze w mieszance mineralno-asfaltowej. Składa się on z wypełniacza (<0,063 mm) oraz asfaltu wymieszanego w odpowiednich proporcjach. Tak samo jak w mma jego odpowiedź zależy od poziomu temperatury, czasu oddziaływania obciążenia. Zmiana sztywności mastyksu wywołana naprężeniem rzutuje na nieliniowy przebieg relacji naprężenia-odkształcenie. Modelowanie nieliniowego przebiegu reakcji mastyksu dla dowolnej historii naprężenia zostało wykonane przy użyciu jednocałkowego równania Schapery’ego. W badaniach wykorzystano dwie kompozycje mastyksu sporządzonego przy proporcji wypełniacza do asfaltu wynoszącego 2:1. Ponadto skład wypełniacza został w jednej z kompozycji wzbogacony o wapno hydratyzowane w ilości 15% w stosunku do masy wypełniacza wapiennego. Stwierdzono, że zastosowanie modelu nieliniowej lepkosprężystości w sposób kompleksowy opisuje zmianę odkształcenia w czasie przy różnej historii występowania naprężna. Ponadto wapno hydratyzowane korzystnie ograniczyło deformacje w mastyksie w stosunku do kompozycji składającej się wyłącznie z mączki wapiennej.