Reologia

Reologia – Wikipedia, wolna encyklopedia

Reologia

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, szukaj

Reologia - nauka o plastycznej deformacji (odkształceniach) oraz płynięciu materiałów. Termin reologia został zaproponowany przez Eugene'a Binghama w 1920 r. pod wpływem sugestii Markusa Reinera, zainspirowanej przez słynne stwierdzenie Heraklita "panta rhei", czyli "wszystko płynie".

Reologia opisuje ten aspekt zachowania się ciał stałych, w którym upodobniają się one do lepkiej cieczy. Łyżeczka wstawiona do słoika gęstego miodu zatonie po upływie kilkunastu minut. Istnieją substancje, które przypominają smołę o tak wielkiej lepkości, że tonięcie łyżeczki zajęłoby miesiące lub lata. Reologia pozwala w sposób ciągłye opisywać zachowanie ciał, które wykazują cechy zarówno ciała stałego jak i cieczy.

Reologia wypełnia lukę, jaka istnieje pomiędzy teorią sprężystości ciał doskonale sprężystych i mechaniką płynów newtonowskich i zajmuje się zagadnieniami związanymi z odkształceniami i płynięciem rzeczywistych, spotykanych w praktyce materiałów - od stopów metali po rozrzedzone ciecze - takie jak np. piana. Poniższa tabelka pokazuje relację między klasyczną mechaniką płynów i reologią:

Mechanika klasyczna Teoria sprężystości Materiały elastyczne
Materiały plastyczne Reologia
Mechanika płynów Płyn nienewtonowski
Płyn newtonowski

Reologia zajmuje się takimi ciałami jednorodnymi lub niejednorodnymi jak: pasty, breje, szlamy, pulpy, emulsje, zawiesiny ziarniste i włókniste, mieszanka betonowa, młody beton i inne masy ceramiczne, kremy, farby, kleje, lakiery, żywice, smoły, kity, grunty ziemne, skały, nieskonsolidowane osady geologiczne, ciekłe kryształy, tworzywa sztuczne, roztwory polimerów, płyny fizjologiczne (jak krew), metale w podwyższonej temperaturze, piany czy substancje sypkie o pewnych cechach cieczy.

Jednym z najważniejszych zagadnień w reologii jest empiryczne ustalanie związków konstytutywnych, czyli zależności między naprężeniem mechanicznym i wywołanym przez to naprężenie odkształceniem jako funkcji czasu. Techniki umożliwiające tego rodzaju pomiary są ogólnie nazywane reometrią. Uzyskane w eksperymentalny sposób zależności są następnie uogólniane w formie klasyfikacji reologicznej materiałów i związanymi z nią modelami matematycznymi, których podstawą są czasami modele zachowań cząsteczek w tego rodzaju materiałach.

W szczególności reologia zajmuje się takimi zagadnieniami jak:

  • zmiennymi relacjami między naprężeniem i odkształceniem jako funkcją czasu
  • zmienną lepkością
  • odrywaniem i mieszaniem się cząstek substancji poddawanych naprężeniom
  • układaniu się substancji względem podłoża lub naczynia
  • prędkością tłoczenia substancji
  • formowaniem jej powierzchni.

Reologia ma największe znaczenie w naukach inżynieryjnych oraz w pewnym stopniu również biomedycznych - np. hemoreologia zajmuje się reologią krwi i innych cieczy ustrojowych człowieka.

Zasadnicze postulaty reologii (Axioms of Rheology)

wprowadzone przez Reinera:

  1. Każde ciało, nie posiadające wewnątrz porów lub próżni, zachowuje się pod obciążeniem izotropowym jako ciało idealnie sprężyste.
  2. Każdy rzeczywisty materiał posiada wszystkie bez wyjątku właściwości reologiczne, aczkolwiek w różnym stopniu.
  3. Równanie reologiczne ciała prostszego można uzyskać z równania reologicznego ciała bardziej złożonego przez przyrównanie do zera działania odpowiednich parametrów ciała złożonego.

Zobacz też

Linki zewnętrzne