Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 127

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 7 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  viscoelasticity
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 7 next fast forward last
EN
The effects of hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) on the rheology and viscoelasticity of cement-limestone paste were evaluated, as was the mechanism of HPMC from the viewpoint of zeta potential and adsorption amount. The results revealed that the greater the content of HPMC or the viscosity of its aqueous solution, the lower the fluidity of the composite paste and therefore the higher the rheological parameters. The relation between torque and rotational velocity of cement-limestone paste is linear; nevertheless, the shear thickening degree of paste increased following the addition of HPMC, demonstrating typical viscoelastic properties. The addition of HPMC prolonged the induction duration and delayed the emergence of the exothermic peak of hydration, decreased zeta potential and conductivity, and increased the propensity of suspension particles to agglomerate. The adsorption amount of polycarboxylate superplasticizer (PCE) decreased with increasing aqueous solution viscosity and HPMC concentration due to the winding effect of HPMC’s high molecular chain structure and the competing adsorption of HPMC and PCE.
EN
This paper presents tribological and rheological analysis results of artificial synovial fluid base solutions. Special attention was paid to polyacrylamide preparations with different molecular weights and concentrations. Methods: Tribological tests were conducted using the Al2O3–CoCrMo friction pair in the presence of investigated lubricants. Confocal microscopy was used to analyze and assess of volume, depth, and width of wear traces. Moreover, the viscosity and viscoelasticity tests of analyzed solutions were carried out. The rheological measurements were focused on the oscillatory tests, which allowed us to determine the elasticity modulus (G′) and viscosity (G″). Results: Viscoelastic nature of the tested preparations depends on the strain rate. It has been shown that elastic properties dominate at higher frequencies. The molecular weight of the polymer has a particular influence on these properties. The most promising results were obtained for 6% and 8 % high molecular weight polyacrylamide compositions. Conclusions: However, all tested polyacrylamide solutions show better rheological and tribological characteristics than commercial preparation based on hyaluronic acid.
3
EN
A model for the motion of a compressible elastic-viscous-plastic fluid in a round pipe is proposed. The main indicators of the flow, volume flow and speed are obtained. Numerous hydrodynamic processes are associated with the properties of liquids. It is known that the mechanical and physical properties of liquids can be described by various models. Various models have been proposed that partially describe the processes of hydromechanics. The proposed model makes it possible to qualitatively describe the deformation processes that occur in various systems. To describe a closed theory of motion of a continuous medium and, in particular, between stress and strain, it is necessary to have a mechanical model. From the literature analysis it is known that there are simple models, which include elastic, viscous and plastic. At the same time, it should be noted that the mechanical model partially shows the mechanical state of the elastic body in the form of Hooke's law. Practice shows that there are more complex liquids that do not obey this law. One of these fluids is an elastic-viscousplastic fluid. In this work, a model is proposed that describes the elastic-viscous-plastic properties of liquids, which sequentially connects the elastic and viscous-plastic elements. For such a medium, the total resistance will be the sum of the stress corresponding to the elastic deformation and the stress caused by the viscous-plastic resistance. Based on the proposed model, an equation is obtained taking into account the coefficient of volumetric elastic expansion, and an equation is obtained for determining the velocity distribution over the pipe section and volume flow for a given liquid. Calculations have shown that with an increase in compressibility, the flow rate of the liquid partially increases, which in some practical cases produces a positive effect.
PL
W artykule zaprezentowano model ruchu ściśliwej cieczy sprężysto-lepkoplastycznej w rurze o przekroju okrągłym. Uzyskano główne wskaźniki przepływu, przepływu objętościowego i szybkości. Liczne procesy hydrodynamiczne są związane z właściwościami cieczy. Wiadomo, że właściwości mechaniczne i fizyczne cieczy można opisać za pomocą różnych modeli. Zaproponowano modele, które częściowo opisują procesy mechaniki cieczy. Przedstawiony model umożliwia jakościowy opis procesów odkształcenia zachodzących w różnych systemach. Model mechaniczny jest konieczny do opisania zamkniętej teorii ruchu ośrodka ciągłego, w szczególności pomiędzy naprężeniem i odkształceniem. Z analizy literatury wiadomo, że istnieją proste modele obejmujące ciecze sprężyste, lepkie i plastyczne. Należy jednocześnie zauważyć, że model mechaniczny częściowo przedstawia stan mechaniczny ciała sprężystego, wykorzystując prawo Hooke’a. Praktyka pokazuje, że istnieją ciecze bardziej złożone, niezachowujące się zgodnie z tym prawem. Jednym z takich płynów jest płyn sprężysto-lepkoplastyczny. W niniejszej pracy zaproponowano model opisujący właściwości sprężysto-lepkoplastyczne cieczy, który sekwencyjnie łączy elementy sprężyste i lepkoplastyczne. W przypadku takiego ośrodka opór całkowity jest sumą naprężenia odpowiadającego odkształceniu sprężystemu i naprężenia spowodowanego przez opór lepkoplastyczny. Na podstawie zaproponowanego modelu uzyskano równanie uwzględniające współczynnik objętościowej rozszerzalności sprężystej, a także uzyskano równanie do określenia rozkładu szybkości na przekroju rury oraz przepływu objętościowego dla danej cieczy. Obliczenia pokazały, że ze wzrostem ściśliwości szybkość przepływu cieczy częściowo wzrasta, co w pewnych praktycznych przypadkach daje pozytywny efekt.
EN
In this article, we give analysis for a structure-preserving finite difference scheme to the Cahn-Hilliard system coupled with elasticity in one space dimension. In the previous article [K. Shimura and S. Yoshikawa, Error estimate for structure-preserving finite difference schemes of the one-dimensional Cahn-Hilliard system coupled with viscoelasticity, in: Regularity and Asymptotic Analysis for Critical Cases of Partial Differential Equations, RIMS Kôkyûroku Bessatsu B82, Research Institute for Mathematical Sciences (RIMS), Kyoto (2020), 159-175], we studied the system coupled with viscoelasticity, where we proposed a conservative numerical scheme for the system which inherits the total energy conservation and momentum conservation laws, and showed the error estimate. However, the error estimate can not be applied to the system without viscosity, due to the fact that the proof relies on the viscous term. Here, we show the error estimate for the system without viscosity by proposing a new structure-preserving finite difference scheme for the system. In addition, we also give the proof of existence of solution for the scheme.
PL
W pracy przedstawiono wyniki pomiarów reologicznych mających na celu określenie właściwości lepkosprężystych hydrożeli krzemianowo-polimerowych na bazie szkła wodnego sodowego i poliakrylanu sodu o stosunku masowym 1:2, 1:1 i 2:1. Do tego celu wykorzystano dwa rodzaje badań reologicznych, tj. pomiary oscylacyjne przy stałej częstotliwości i amplitudzie drgań (1 Hz i 0,3%), a także testy pełzania przy stałym naprężeniu ścinającym wynoszącym 10 Pa. Na podstawie otrzymanych wyników badań stwierdzono, że wszystkie analizowane próbki można zakwalifikować jako ciała lepkosprężyste ze znaczną przewagą właściwości sprężystych, gdyż ich kąt przesunięcia fazowego δ był znacznie mniejszy niż 45°. Właściwości najbardziej zbliżone do idealnie sprężystych wykazywały próbki hydrożeli o stosunku masowym szkła wodnego sodowego do akrylanu sodu 1:2. Uzupełnieniem tych informacji były wyniki testów pełzania. Stwierdzono, że wraz z rosnącym udziałem szkła wodnego sodowego i poliakryloamidu wzrasta stopień odkształcenia próbki w trakcie obciążenia. Czyli rosnący udział wagowy szkła wodnego i akryloamidu zwiększa udział sprężystości opóźnionej (lepkiej), kosztem sprężystości nieopóźnionej.
EN
The paper presents the results of rheological measurements aimed at determining the viscoelastic properties of polymer-silicate hydrogels based on sodium water glass and sodium polyacrylate with a mass ratio of 1:2, 1:1 and 2:1. For this purpose, two types of rheological tests were used, i.e., oscillation measurements at a constant frequency and vibration amplitude (1 Hz and 0.3%), as well as creep tests at a constant shear stress of 10 Pa. Based on the obtained test results, it was found that all analysed samples can be classified as viscoelastic bodies with a significant predominance of elastic properties, as their phase shift angle δ was much lower than 45°. The properties closest to perfectly elastic were demonstrated by hydrogel samples with a weight ratio of sodium water glass to sodium acrylate of 1:2. The results of the creep tests supplemented this information. It was found that with the increasing content of sodium water glass and polyacrylamide, the degree of sample deformation increased during loading. That is, the increasing weight content of water glass and acrylamide increases the proportion of retarded (viscous) elasticity at the expense of undelayed elasticity.
EN
In the present paper the coupled linear theory of double-porosity viscoelastic materials is considered and the basic boundary value problems (BVPs) of steady vibrations are investigated. Indeed, in the beginning, the systems of equations of motion and steady vibrations are presented. Then, Green’s identities are established and the uniqueness theorems for classical solutions of the BVPs of steady vibrations are proved. The fundamental solution of the system of steady vibration equations is constructed and the basic properties of the potentials (surface and volume) are given. Finally, the existence theorems for classical solutions of the above mentioned BVPs are proved by using the potential method (the boundary integral equations method) and the theory of singular integral equations.
EN
Purpose: The aim of the study was to investigate the viscoelastic response in the low and high physiological strain with the use of experimental and modeling approach. Methods: Viscoelastic response in the low, transition and high physiologic strain (3, 6 and 9%) with consideration of simulated biological environment (0.9% saline solution, 37 °C) was measured in relaxation tests. Preconditioning of tendons was considered in the testing protocol and the applied range of load was obtained from tensile testing. The quasi-linear viscoelasticity theory was used to fit experimental data to obtain constants (moduli and times of relaxation), which can be used for description of the viscoelastic behavior of tendons. The exponential non-linear elastic representation of the stress response in ramp strain was also estimated. Results: Differences between stress relaxation process can be seen between tendons stretched to the physiological strain range (3%) and exceeding this range (6 and 9%). The strains of 6% and 9% showed a similar stress relaxation trend displaying relatively rapid relaxation for the first 70 seconds, whereas the lowest strain of 3% displayed relatively slow relaxation. Conclusions: Results of the model fitting showed that the quasi-linear viscoelastic model gives the best fit in the range of low physiological strain level.
EN
Intensive studies have been conducted on fuid-related seismic dispersion and attenuation in saturated anisotropic media. Most of the studies are concentrated on the transversely isotropy media. However, the fractures distribution in subsurface reservoirs is often complex. When there are multiple fracture sets developing in a porous background, the signatures of seismic dispersion and attenuation remain unclear. In this paper, we propose a method to calculate the frequency-dependent stifness matrix of a porous medium with multiple fractures sets from a perspective of viscoelasticity. Due to the favorable approximation performance of the generalized standard linear solid model and Chapman model, we use a modifed form of generalized standard linear solid model to simulate the frequency-dependent stifness tensor of porous media with multiple fracture sets. The representation of the stifness tensor utilizes the modulus defect to denote the efects the fractures including fracture density and geometry. With the procedure of calculating the stifness tensors at low- and high-frequency limits, we can easily calculate the frequency-dependent stifness tensor for media with multiple fracture sets with arbitrary orientations and directions. We then analyze the efects of the fracture parameters on the viscoelasticity characteristics taking orthotropic medium as an example. The results can help to understand the viscoelasticity and the mesoscopic seismic attenuation associated with fractures and fuids and can provide a practical rock physics model when dealing with reservoirs with complex fracture patterns.
EN
Phononic Crystals are receiving rising attention in the field of modern acoustic materials. PCs are artificial structures of periodically arranged scatterers. Such a structure enables creating a band gap in which, due to the Bragg diffraction phenomenon, vibrations are restrained or even forbidden. In this paperwork, the fluid-fluid PC is tested and simulated - the scatterers are constructed of water cylinders with an ethylene propylene diene monomer coat (EPDM - a hyperelastic rubber) and are embedded in air. The band gap is calculated to emerge in the audible range of frequency. Every simulation is performed with the use of the finite element method.
EN
Moisture sorption is one of the most important destruction factors for colloidal capillary-porous exhibits in museums (painting, clothing etc.), which is dependent on microclimate in museum rooms. The analysis of moisture sorption properties, kinetics of sorption and swelling of textile museum exhibits is carried out. Isotherms of desorption of viscose and woollen yarns and fabrics of different density (and threads of them) are identical. The analysis of the isotherms of fabrics of various fibre cloths and threads of them shows that they all are similar in shape to the curves and have the form typical for leading capillary-porous bodies. The hysteresis loop for almost all tissues is observed throughout the range of relative humidity of the medium. In this work, the characteristics of the hysteresis loop (area, limited by it, length of the loop), which are of informational significance in the description of the processes of isothermal sorption-desorption of the materials mentioned above, are indicated. The research results allow optimizing of microclimate control in museum rooms for elimination of destruction of exhibits, improve the safety of storage and ensure the hygiene of the air indoor environmental.
EN
In this study, the instability of Walters’ (model B’) viscoelastic fluid in a Darcy-Brinkman-Boussinesq system heated from below saturating a porous medium in electrohydrodynamics is considered. By applying the linear stability analysis and normal modes, the dispersion relations accounting for the effect of Prandtl number, electric Rayleigh number, Darcy number, Brinkman-Darcy number, Taylor number and kinematic viscoelasticity parameter is derived. The effects of electric Rayleigh number, Darcy number, Brinkman-Darcy number and Taylor number on the onset of stationary convection have been investigated both analytically and graphically.
EN
In this work, the response of a PE100 pipe under transient events following pump failure is numerically investigated. The developed numerical model was based on the generalized Kelvin-Voigt model and the Vitkovsky et al. formulation. The method of characteristics (MOC) was used for numerical discretization. The relevance of an unsteady friction term in the pressure wave damping was analyzed. Pressure and circumferential stress responses indicated high rates in the pressure waves damping for the PE100 pipe. Through a parametric study, it was shown that the HDPE pipe may serve in damping and dispersing pressure waves without the need for additional protection devices.
EN
In this paper, we consider a nonlinear quasilinear system of two coupled viscoelastic equations and investigate the asymptotic behavior of this system. We establish an explicit and general formula for the energy decay rates. Our result allows a wider class of relaxation functions, which improves earlier results existing in the literature.
EN
The paper presents the impact of carrageenan addition on rheological characterisation of some hydrocolloid aqueous solutions during stirring with rotational speed changes. Carboxymethyl cellulose, guar gum and xanthan gum were used. Measurements were conducted in a vessel equipped with an anchor stirrer under rotational speed increase and decrease conditions, equivalent to a hysteresis loop rheological test. Rheological parameters were calculated using the power-law equation. It was found that a carrageenan addition generally causes a reduction of liquid apparent viscosity and time-dependent rheological behaviour intensification, with some exceptions.
PL
Praca dotyczy modelowania konstytutywnego izotropowych materiałów Iepkosprężystych zarówno w zakresie małych, jak i dużych deformacji. Omówienie zagadnień związanych z modelowaniem konstytutywnym materiałów reologicznych rozpoczyna się od prezentacji wybranych jednowymiarowych modeli ciał stałych i cieczy reologicznych ze zwróceniem szczególnej uwagi na ich cechy charakterystyczne i sposób postępowania przy ich implementacji numerycznej w standardowych algorytmach numerycznych zarówno w sformułowaniu całkowym, jak i w sformułowaniu bezpośrednim. Następnie modele te zostały uogólniane do relacji trójwymiarowych przez wykorzystanie dekompozycji stanu naprężenia i odkształcenia na części kulistą i dewiatorową. Opis modeli lepkosprężystości małych odkształceń uzupełniany jest przez rozważania dotyczące sposobu wyznaczania parametrów materiałowych modeli przy wykorzystaniu metod optymalizacji nieliniowej. Parametry wyznaczane są dla wybranych lepiszczy asfaltowych, ale przedstawiony sposób postępowania jest uniwersalny i może być stosowany przy wymaczaniu parametrów materiałowych innych materiałów, a w szczególności mieszanek mineralno-asfaltowych. Prezentowane relacje konstytutywne są stosowane do modelowania zachowania materiałów drogowych z asfaltem w szerokim zakresie temperatury i częstotliwości. Zaproponowanie relacji konstytutywnej, która dobrze odwzorowuje eksperyment przy jednej ustalonej wartości temperatury i prędkości deformacji nie stanowi większego problemu. Problemem badawczym jest proponowanie relacji konstytutywnych wraz ze sposobem wyznaczenia ich parametrów materiałowych pozwalających na poprawne modelowanie zachowania materiału w pewnym zakresie częstotliwości (prędkości deformacji) i temperatury. Zastosowanie relacji konstytutywnych małych odkształceń zostało prezentowane na przykładzie wyznaczenia właściwości efektywnych niejednorodnego kompozytu mieszanki mineralno-asfaltowej. W zagadnieniach brzegowych rozwiązywanych przy zastosowaniu metody elementów skończonych i programu ABAQUS (z własną implementacją modelu konstytutywnego lepkosprężystości) kruszywo jest modelowane relacjami liniowej sprężystości, zaś mastyks relacjami lepkosprężystości. Na podstawie tych obliczeń sformułowano podstawowe wnioski. Pierwszy z nich dotyczy anizotropii cech mechanicznych mieszanki mineralno-asfaltowej, zaś drugi stanowi motywację formułowania relacji konstytutywnych lepkosprężystości w ramach teorii dowolnych deformacji. Lokalne odkształcenia wewnątrz niejednorodnej struktury betonu asfaltowego są nawet kilkadziesiąt razy większe niż odkształcenia średnie. Oznacza to, że już przy odkształceniach spotyka w nawierzchniach drogowych, lokalnie wewnątrz struktury kompozytu wartości odkształceń i przekraczają zwyczajowe ograniczenia dla teorii małych odkształceń. Motywację stosowania teorii dowolnych deformacji dodatkowo wspiera interpretacja podstawowych testów doświadczalnych prowadzonych w laboratoriach drogowych na lepiszczach drogowych w reometrach dynamicznego ścinania (DSR). W teście skręcania próbek walcowych zlepiszcza asfaltowego można obserwować wystąpienie siły osiowej, jaka towarzyszy reakcji w pc momentu skręcającego. Teoria małych odkształceń niezależnie od wybranych relacji konstytutywnych przeanduje w tym teście zerową siłę osiową. W pracy przedstawiono interpretację testu skręcania w ramach teorii dowolnych deformacji, przy zastosowaniu relacji konstytutywnych hipersprężystości, lepkohipersprężystości i lepkosprężystości dużych deformacji. Wskazano, że w przypadku lepiszczy modyfikowanych, wysokomodyfikowanych i lepiszczy gumowo-asfaltowych zastosowanie relacji konstytutywnych hipersprężystości materiałów nieściśliwych jest w wielu sytuacjach wystarczające: Proponowane relacje konstytutywne hipersprężystości z funkcjami jednostkowej energii sprężystości zależnymi od pierwszego niezmiennika deformacji izochorycznej poprawnie przeandują zachowanie materiału w teście skręcania próbek walcowych w reometrze DSR. Zaproponowano niestandardowe testy doświadczalne, które mogą być przeprowadzane przy wykorzystaniu standardowego reometru DSR z pomiarem siły osiowej i pozwalają na jeszcze lepsze poznanie zachowania materiału. Są to: test jednoosiowego rozciągania i test jednoosiowego ściskania bek, które w konfiguracji odniesienia mają kształt walca. Przeprowadzono testy doświadczalne dla lepiszcza 65/105-60, które następnie poddano obróbce statystycznej i zaprezentowano w formie wykresów oraz w formie tabelarycznej. W przypadku tych testów przeprowadzono także symulacje numeryczne, w których potwierdzono przydatność modeli konstytutywnych hipersprężystości do modelowania lepiszczy drogowych. Szczególnie ciekawe wyniki uzyskano w przypadku testu ciągania, w którym dla znacznych deformacji obserwuje się zmianę przekroju rozciąganej próbki z kołowego na przekrój o charakterystycznych zafalowaniach. Tego typu zachowanie obserwuje się także w trakcie eksperymentów. Zachowanie to jest konsekwencją niejednoznaczności rozwiązań dla teorii dużych deformacji i może być interpretowane jako pewnego rodzaju niestabilność przy rozciąganiu. W dalszej części pracy przedstawiono sposób implementacji numerycznej relacji lepkohipersprężystości z rozwinięciem w szereg Prony’ego funkcji relaksacji dla części kulistej i dewiatorowej stanu odkształcenia. Model ten zasługuje na szczególną uwagę, gdyż pozwala na przeniesienie doświadczeń z wyznaczaniem parametrów materiałowych modelu z teorii małych odkształceń do teorii dużych deformacji, przy jednoczesnym umożliwieniu stosowania dowolnych relacji konstytutywnych hipersprężystości. Dla porównania przedstawiono dwa modele konstytutywne lepkosprężystości dużych deformacji w niejawnym sformułowaniu bezpośrednim, tj. model Filograny i model Narayana, które zostały zaproponowane w ostatnich latach w literaturze do stosowania przy modelowaniu lepiszczy asfaltowych. Modele te doskonale odwzorowują eksperymenty dla jednej ustalonej wartości temperatury i prędkości deformacji, a rozszerzenie zakresu ich stosowalności jest utrudnione (szczególnie w przypadku modelu Narayana), gdyż parametry materiałowe wchodzą do relacji konstytutywnej w sposób nieliniowy. Kolejnym problemem okazuje się implementacja numeryczna, która w każdym z przypadków musi być niestandardowa. Relacje konstytutywne obydwu modeli zaimplementowano w systemie Mathematica, co pozwoliło na ich szczegółowe zbadanie i sformułowanie wniosku, że zwłaszcza propozycja Narayana nie spełnia oczekiwań ze względu na trudność implementacji, jak i wyznaczenia parametrów. Należy podkreślić, że proponowane relacje konstytutywne powinny być podawane wraz ze sposobem wyznaczenia parametrów oraz analizą wrażliwości modelu na zmianę tych parametrów. Analizowane relacje konstytutywne hipersprężystości i lepkohipersprężystości zastosowano w zagadnieniu rozciągania elementu niejednorodnego w płaskim stanie odkształcenia do modelowania zachowania betonu asfaltowego.
EN
The study deals with constitutive modelling of isotropic, visco-elastic materials in accordance with small and large deformation theory. The presentation of the issues connected to constitutive modelling of rheological materials starts with an analysis of some chosen unidirectional models of solids and rheological fluids with special attention paid to their characteristic features and numerical implementation in standard numerical algorithms in integral and direct formulations. In the next step, such models are generalized to three dimensional constitutive models using stress and strain tensor decomposition onto spherical and deviatoric parts. The description of the visco-elasticity constitutive models is supplemented with considerations that take into account the determination of model’s parameters with non-linear optimization methods. The parameters are determined for chosen asphalt binders, but the presented approach is quite universal and may be used for determination of parameters of different materials, especially mineral-asphalt mixes. The presented constitutive models are used for modelling of materials based on asphalt in a wide range of temperature and frequency. Proposing the constitutive relationship properly reproducing experimental test results assuming one temperature and one value of velocity of deformation is not a problem nowadays. On the other hand, the research problem is to propose of the constitutive relationship together with the explicit method of parameter determination, allowing to predict the behaviour of the material in some range of frequency (deformation velocity) and temperature. The application of the constitutive relationships derived for the small deformation theory is presented on the example of effective properties determination for a mineral-asphalt mix composite. In boundary value problems solved with the finite element method and ABAQUS software (with own implementations of visco-elasticity constitutive relationships), the aggregate is modelled with the linear elasticity model, while for the mastic, the visco-elasticity model is applied. On the basis of these results the basic conclusions are formulated. The first conclusion is connected with anisotropy of mechanical properties of asphalt mix material, while the second one is a motivation for formulation of visco-elasticity constitutive relationships in terms of continuum mechanics (large deformation theory). Local strains in non-homogenous structure of the asphalt concrete are even a few dozen times higher than average strains of the sample. Consequently, it means that even for the deformations encountered in road pavements, inside the material structure the strain values locally exceed the usual limits for the small deformations theory. The motivation to use large deformation theory is additionally supported by the interpretation of basic experimental tests carried out in road laboratories on asphalt binders with a dynamic rotational rheometer (DSR). In the torsion test of cylindrical samples made from binder, the axial force appears as an effect additional to torsional moment. The small deformation theory, regardless of the selected constitutive relationships, provides zero force in this test. The work presents the interpretation of this test as a large deformation theory problem, with the use of hyperelasticity, visco-hyperelasticity and visco-elasticity of large deformations constitutive relationships. It was indicated that in the case of: modified, highly modified and rubber-asphalt binders, the use of constitutive relations of hyperelasticity of incompressible materials is already sufficient in many situations. The proposed constitutive relationships of hyperelasticity with the stored strain energy functions dependent on the first invariant of isochoric deformation, correctly predict the material’s behaviour in the torsion test carried out in the DSR rheometer. Non-standard experimental tests have been proposed to be carried out with a standard DSR rheometer which can measure axial force and allows even better understanding of the material’s behaviour. These tests are: uniaxial tensile test and uniaxial compression test for samples that have the shape of a cylinder in the reference configuration. Experimental tests were carried out for binder 65/105-60, which were then subjected to statistical processing and presented in the form of graphs (and in tables). In the case of these tests, numerical simulations were also carried out, in which the usefulness of constitutive hyperelasticity models for modelling road binders was confirmed. Particularly interesting results were obtained in the case of a tensile test in which, for significant deformations, a change in the cross-section shape was observed. Circular cross-section changes its shape into a polygon with wavy edges. It should be emphasized that this type of behaviour was also observed during the experiments conducted. The behaviour of the kind is a consequence of the non-uniqueness of solutions for the large deformation theory and can be interpreted as a kind of instability even in tension test. The next part of the work presents the method of numerical implementation of the visco-elasticity relationship with the expansion to Prony series of the relaxation function for the spherical and deviatoric part of the deformation state. This model deserves special attention because it allows to transfer experience in determining material parameters of the model from the small to the large deformation theory, together with the possibility to use my constitutive relationship of hyperelasticity. For comparison, the two constitutive models of visco-elasticity for large deformation, namely in the direct formulation, Filograna’s and Narayan’s models have been presented. These models were recently proposed for asphalt binder modelling. These models perfectly match experiments for one fixed temperature and deformation velocity value, and extension of the scope of their applicability is difficult (especially in the case of the Narayan’s model), because material parameters go into the constitutive relation in a nonlinear manner. Another problem is the numerical implementation, which in case of both models is non-standard. The constitutive relationships of both models were implemented in the Mathematica system, which allowed their detailed examination and formulation of the conclusion that, in particular, the proposal of Narayana does not meet expectations due to the difficulty of implementation and parameters determination. The proposed constitutive relations should be given together with the method determining the parameters and the analysis of the model’s sensitivity to the change of these parameters. The analyzed constitutive relations of hyperelasticity and visco-hyperelasticity were applied in the problem of non-uniform element stretching in a plane strain case, which may be treated as a presentation of the real behaviour of an asphalt mix.
16
Content available remote Thermal instability analysis of an elastico-viscous nanofluid layer
EN
The purpose of this paper is to study the thermal instability analysis of an elastico-viscous nanofluid layer heated from below. The Rivlin-Ericksen type fluid model is used to describe the rheological behavior of an elastico-viscous nanofluid. The linear stability criterion for the onset of both stationary and oscillatory convection is derived by applying the normal model analysis method. The presence of nanoparticles enhances the thermal conductivity of the fluid, and the model used for the nanofluid incorporates the effects of Brownian motion and thermophoresis. The effect of the physical parameters of the system, namely the concentration Rayleigh number, Prandtl number, capacity ratio, Lewis number, and kinematic visco-elasticity coefficient, on the stability of the system is numerically investigated. In addition, sufficient conditions for the non-existence of oscillatory convection are reported.
EN
Fractional calculus considers derivatives and integrals of an arbitrary order. This article focuses on fractional parallel Scott-Blair model of viscoelastic biological materials, which is a generalization of classic Kelvin-Voight model to non-integer order derivatives suggested in the previous paper. The parallel Scott-Blair model admit the closed form of analytical solution in terms of two power functions multiplied by Debye type weight function. To build a parallel Scott-Blair model when only discrete-time measurements of the relaxation modulus are accessible for identification is a basic concern. Based on asymptotic models a two-stage approach is proposed for fitting the measurement data, which means that in the first stage the data are fitted by solving two dependent, but simple, linear least-squares problems in two separate time intervals. Next, at the second stage of the identification procedure the exact parallel Scott-Blair model optimal in the least-squares sense is computed. The log-transformed relaxation modulus data is used in the first stage of identification scheme, while the original relaxation modulus data is applied for the second stage identification. A complete identification procedure is presented. The usability of the method to find the parallel Scott-Blair fractional model of real biological material is demonstrated. The parameters of the parallel Scott-Blair model of a sample of sugar beet root, which very closely approximate the experimental relaxation modulus data, are given.
EN
Fractional calculus is a mathematical approach dealing with derivatives and integrals of arbitrary and also complex orders. Therefore, it adds a new means to understand and describe the nature and behavior of complex dynamical systems. Here we use the fractional calculus for modeling mechanical viscoelastic properties of materials. In the present work, after reviewing some of the main viscoelastic fractional models, a new parallel model is employed, connecting in parallel two Scott-Blair models with additional multiplicative weight functions. The model is presented in terms of two power functions weighted by Debye-type functions extend representation, understanding and description of complex systems viscoelastic properties. Monotonicity of the model relaxation modulus is studied and some upper bounds for the minimal time value, above which the model relaxation modulus is monotonically decreasing are given and compared both analytically and numerically. The comparison with the results of relaxation tests executed on some real phenomena has shown that the parallel Scott-Blair model involving fractional derivatives has been in a good agreement.
EN
This article focuses on the relaxation spectrum of fractional Maxwell model, which is a generalization of classic viscoelastic Maxwell model to non-integer order derivatives. The analytical formula for the spectrum of relaxation frequencies is derived. Theoretical analysis of the relaxation spectrum monotonicity is conducted by using simple analytical methods and illustrated by means of numerical examples. The necessary and sufficient conditions for the existence and uniqueness of the maximum of relaxation spectrum are stated and proved. The analytical formulas for minimum and maximum of the relaxation spectrum are derived. Also, a few useful properties concerning the relaxation spectrum monotonicity and concavity are given in the mathematical form of simple inequalities expressed directly in terms of the fractional Maxwell model parameters, which can be used to simplify the calculations and analysis.
EN
The paper deals with propagation of SH waves in a viscoelastic layer over a couple stress substrate with imperfect bonding at the interface. A dispersion equation of SH waves in a viscoelastic layer overlying the couple stress substrate with an imperfect interface between them has been obtained. Dispersion equations for propagation of SH waves with perfectly bonded interface and slippage interface between two media are also obtained as particular cases. Effects of the degree of imperfectness of the interface are studied on the phase velocity of SH waves. The dispersion curves are plotted and the effects of material properties of both couple stress substrate and viscoelastic layer are studied. The effects of internal microstructures of the couple stress substrate in terms of characteristic length of the material are presented. The effects of heterogeneity, friction parameter and thickness of the viscoelastic layer are also studied on the propagation of SH waves.
first rewind previous Strona / 7 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.