Реологическое моделирование.




В реологии механические свойства материалов представляют в виде реологических моделей, в основе которых лежат три закона, связывающих напряжение сдвига и деформацию. Им соответствуют 3 идеальных модели идеализированных материалов, отвечающих таким свойствам, как упругость, пластичность, вязкость.

Простейшие реологические модели (табл. №1) могут использоваться при исследовании и изучении общих процессов взаимодействия рабочих органов со средой. Они используются как вспомогательные средства, облегчающие описание поведение материала под внешним воздействием, характер изменения которого трудно представить при рассмотрении сложной математической модели.

Реологической модели присваивается имя ученого исследовавшего напряженно-деформированное состояния такого материала под нагрузкой

Реологическую модель состояния упругого материала обозначают символом У и называют моделью ГУКА. Такую модель представляют в виде пружины, которая характеризует свойства упругости.

График зависимости напряжения от деформации имеет прямолинейный характер и определяется законом:

где: – относительная деформация, - модуль упругости.

Модель представляет собой твердое пластическое или жесткопластическое тело на плоскости, при движении которого возникает постоянное сухое трение (без смазки), не зависящее от нормального напряжения сдвига – закон «сухого трения»: деформация отсутствует, если напряжение не превышает предела пластичности . Условием наступления пластической деформации сдвига определяется соотношением (G- модуль сдвига, – деформация сдвига)

Такую модель называют моделью Сен-Венана и обозначают символом Ж.

 

 

Таблица № 1.

Основные виды реологических моделей.

Моделируемая среда Реологическая модель
Механическая форма Математическая запись Наимено- вание модели
    Упругая     Пластическая     Вязкая   Упруговязко- пластическая релаксирующая     у                         Гука   Сен-Венана     Ньютона     Шведова  

 

 

Модель идеального вязкого тела представляет собой поршень с отверстиями, помещенный в цилиндр с жидкостью. Такую модель называют Ньютоновой и обозначают символом В. Идеально вязкая жидкость течет в соответствии с законом Ньютона:

Ньютоновскими жидкостями называют системы, течение которых подчиняется закону Ньютона:

Напряжение сдвига при ламинарном течении жидкости с динамической вязкостью пропорциональна градиенту скорости приложения нагрузки.


где: – коэффициент динамической вязкости; Ɣ – скорость перемещения, z – расстояние.

Вязкость характеризует способность тел оказывать сопротивление внешнему напряжению, вызывающему течение.

Физический смысл коэффициента вязкости – вязкость равна силе трения между слоями жидкости при площади соприкасающихся слоев жидкости равной 1 м2 и градиенте скорости, равном 1.

Чем больше вязкость тела, тем «неохотнее», т.е. с меньшей скоростью оно течет под действием одного и того же напряжения.

 

Рис. 1

Это означает, что вязкость ньютоновских жидкостей не зависит от напряжения сдвига, и равна котангенсу угла наклона (a) прямой на рис.1; при ламинарном их течении зависит лишь от температуры и природы жидкости

Сложные реологические модели в виде механических сочетаний простых моделей с большим приближением описывать свойства реальных сред. Их составляют путем параллельного или последовательного соединения простых реологических моделей и записывается в виде следующей аддитивной (алгебраическая сумма нескольких факторных показателей f(x+e)=f(x)+f(y)) функции:

где: – напряжение, – предел текучести, – скорость деформации, – время релаксации, , G- модуль сдвига.

Процесс послойного рыхления.

Рис. 2.

Процесс рыхления среды при её отделения от массива и перемещения перед рабочим органом можно представить сложной реолагической моделью представленной на рис 2.

Первая модель Ж1 это модель Сен-Венана и имитирует призму. Набор элементов Ж2, у, в, представляет собой упруговязкопластичную модель и имитирует процесс отделения элемента среды от массива напряжение в такой системе определяется следующим образом:

Деформация уравнением:

Смешивание строительных материалов.

Схема рис.3

Реологическая модель процесса смешивания содержит жесткопластический элемент Ж и вязкий в, соединенные параллельно. Напряжение в системе:

Деформация:

 
 

Рис. 3.

 

 

Процесс уплотнения представлен на рис 4, имитирующих протекание сдвиговых деформаций под действием статических нагрузок.

 

 
 

рис 4,



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-05-08 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: