موضوع مقاله: ماده گران‌رومومسان | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ماده گران‌رومومسان | مقدمه: گران‌رومومسانی یا ویسکوپلاستیسیته یک نظریه در مکانیک پیوسته است که رفتار وابسته به مقدار، و غیرالاستیک جامدات را، توصیف می‌کند. | ## بخش 1: ماده گران‌رومومسان | وابستگی به مقدار در اینجا به این معنی است که تغییر شکل ماده به سرعت اعمال بار بستگی دارد. رفتار غیرکشسانی که موضوع ویسکوپلاستیسیته است، مومسانی است که خود به این معنی است که وقتی مقدار بار به میزان خاصی برسد، تغییر شکل مواد غیرقابل برگشت می‌شود. تفاوت اصلی بین مدل‌های پلاستیک و ویسکوپلاستیکِ مستقل از مقدار، این است که مدل اخیر نه تنها دچار تغییر شکل دائمی پس از اعمال بار می‌شود، بلکه همچنان تحت تأثیر بارِ اعمال شده، دچار یک جریان خزشی که تابعی از زمان است، می‌شود. وابستگی به مقدار را می‌توان به روشی مشابه ویسکوالاستیسیته، با عناصر داشپات غیرخطی نشان داد. پلاستیسیته را می‌توان با افزودن عناصر اصطکاکی لغزشی وارد محاسبه کرد که در شکل ۱ نشان داده شده‌است.J. در این شکل، E مدول الاستیسیته، λ پارامتر ویسکوزیته و N یک پارامتر از نوع قانون قدرتاست که معرف داشپات غیر خطی می‌باشد. عنصر لغزنده می‌تواند دارای تنش تسلیم (σ y) باشد که به مقدار کُرنش وابسته است، یا حتی ثابت باشد، به گونه ای که در شکل 1c نشان داده شده‌است. در این مدل‌ها، امکان داده می‌شود که پس از اِعمال بار، تنش تا فراسوی سطح لهیدگی مستقل از مقدار افزایش یابد و سپس در طول زمان آرام به سطح لهیدگی بازگردد. یک روش جایگزین، افزودن یک مقدارِ وابستگی به کرنش، به تنش لهیدگی، و استفاده از تکنیک‌های پلاستیسیته مستقل از مقدار برای محاسبه پاسخ یک ماده است. برای فلزات و آلیاژها، ویسکوپلاستیسیته رفتار ماکروسکوپی ناشی از مکانیسمی است که به حرکت نابجایی‌ها در دانه‌ها مرتبط است و اثرات لغزش بین کریستال‌ها هم به آن افزوده می‌گردد. این مکانیسم معمولاً در دماهای بیشتر از تقریباً یک سوم دمای ذوب مطلق، غلبه می‌کند. با این حال، آلیاژهای خاصی در دمای اتاق (300K) خواص ویسکوپلاستیسیته از خود نشان می‌دهند. برای پلیمرها، چوب و قیر، نظریه ویسکوپلاستیسیته باید رفتاری فراتر از حد الاستیسیته یا ویسکوالاستیسیته را توصیف کند. به‌طور کلی نظریه‌های ویسکوپلاستیسیته در موارد زیر مفید هستند: محاسبه تغییر شکل‌های دائمی پیش‌بینی فروپاشی سازه‌های پلاستیکی بررسی پایداری شبیه‌سازی خردشدگی سیستم‌هایی که در معرض دماهای بالا هستند مانند توربین در موتورها. تاریخچه تاریخچه تحقیق در مورد نظریه‌های پلاستیسیته در سال ۱۸۶۴ با کارهای هنری ترسکا، سنت و نانت (۱۸۷۰) و لوی (1871) در مورد معیار حداکثر رفتار بُرشی آغاز شد.Kojic, M. | ## بخش 2: ماده گران‌رومومسان | در مورد ویسکوپلاستیسیته، تهیه یک مدل ریاضی به سال ۱۹۱۰ برمی گردد که خزش اولیه را با قانون آندراد توصیف می‌کند.Betten, J. مفاهیمی مانند هنجاری بودن جریان پلاستیک نسبت به سطح لهیدگی و قوانین جریان یافتن برای پلاستیسیته، توسط پراندتل (1924)Prandtl, L. در سال ۱۹۳۲، هوهنمسر و پراگر اولین مدل برای جریان ویسکوپلاستیک آهسته را ارائه کردند. این مدل رابطه ای بین تنش انحرافی و مقدار کرنش برای یک جامد بینگهام تراکم ناپذیر فراهم کرد.Bingham, E. با این حال، این نظریات قبل از سال ۱۹۵۰ کاربرد نداشت تا اینکه در آن سال قضایای حدی کشف شدند. مدل‌های تهیه شده مطابق با ترمودینامیک فرآیندهای برگشت‌ناپذیر و دیدگاه پدیدارشناسی مربوطه بود. ایده‌های ارائه شده در این آثار مبنایی برای اکثر تحقیقات بعدی روی پلاستیسیته وابسته به مقدار بود. پدیدارشناسی در راستای تجزیه و تحلیل کِیفی، چند تست مشخصات برای توصیف پدیدارشناسی مواد ویسکوپلاستیک انجام می‌شود. یکی از پیامدهای تسلیم این است که با ادامه تغییر شکل پلاستیکی، برای تولید کرنش اضافی باید تنش را افزایش داد. برای مواد ویسکوپلاستیک، منحنی سخت شدگی تفاوت قابل توجهی نسبت به منحنی‌های سخت شدگی مواد پلاستیکی مستقل از مقدار ندارد. هر گاه کرنش کم باشد، فرضیه قسمت بندی کرنش‌ها با جداسازی قطعات الاستیک و پلاستیک همچنان قابل اعمال است، یعنی: در اینجا، کرنش الاستیک است و معادل کرنش ویسکوپلاستیک است. برای به دست آوردن رفتار تنش-کرنش نشان داده شده به رنگ آبی در شکل، ماده در ابتدا با مقدار کرنش 0.1/s بارگذاری می‌شود. سپس مقدار کرنش فوراً به 100/s افزایش می‌یابد و برای مدتی در آن مقدار ثابت می‌ماند. در پایان این دوره زمانی، نرخ کرنش بلافاصله به 0.1/s کاهش می‌یابد و این چرخه با افزایش مقادیر کرنش ادامه می‌یابد. این تأخیر به‌طور کاملاً دقیق توسط مدل‌های فراتنش مدل‌سازی شده‌است (مانند مدل Perzyna) اما نه توسط مدل‌های پلاستیسیته مستقل از مقدار که دارای تنش لهیدگی وابسته به مقدار هستند. | ## بخش 3: ماده گران‌رومومسان | تست خزش پاسخ کرنشی را به تنش ثابت (همان‌طور که در شکل ۳ نشان داده شده) اندازه‌گیری می‌کند. منحنی خزش کلاسیک نشان دهنده تکامل کرنش به عنوان تابعی از زمان در ماده ای است که تحت تنش تک محوری در دمای ثابت می‌باشد. برای مثال، تست خزش توسط اعمال نیرو / تنش ثابت و تحلیل پاسخ کرنشی سیستم انجام می‌شود. به‌طور کلی (همان‌طور که در شکل b 3 نشان داده شده) این منحنی معمولاً سه فاز یا دوره رفتار را نشان می‌دهد.Betten, J. مرحله خزش اولیه، که همچنین به عنوان خزش گُذر شناخته می‌شود، شامل مرحله شروع خزش است که طی آن، سخت شدن مواد منجر به کاهش مقدار جریان یافتن می‌شود که در ابتدا بسیار بالا است. مرحله خزش ثانویه، که همچنین به عنوان حالت پایدار شناخته می‌شود، موقعی است که مقدار کرنش ثابت است. الف) کرنش اعمال شده در تست رهایی و، ب - تنش القایی به عنوان تابعی از زمان در یک دوره کوتاه برای یک ماده ویسکوپلاستیک . در مواد ویسکوپلاستیک، تست رهایی، رهایی تنش را تحت بارگذاری تک محوری با وجود یک کرنش ثابت نشان می‌دهد. در واقع، این تست‌ها ویسکوزیته را مشخص می‌کنند و می‌توان از آنها برای تعیین رابطه بین تنش و مقدار کرنش ویسکوپلاستیک استفاده کرد. مقدار کرنش تجزیه عبارت است از: بخش الاستیک مقدار کرنش توسط معادله زیر بدست می‌آید: برای ناحیه صاف منحنی کرنش-زمان و کل مقدار کرنش صفر است. از این رو داریم: بنابراین، منحنی رهایی را می‌توان برای تعیین مقدار کرنش ویسکوپلاستیک و درنتیجه، ویسکوزیته داشپات در یک مدل مواد ویسکوپلاستیک یک بُعدی استفاده کرد. وقتی تنش در پایان تست رهایی به حالت یکنواخت می‌رسد، مقدار باقیمانده حاصله، معرف حد بالایی الاستیسیته است. برای برخی مواد مانند سنگ نمک، این حد بالایی الاستیسیته در مقادیر بسیار کم‌تنش روی می‌دهد و تست رهایی را می‌توان بیش از یک سال بدون مشاهده هیچ گونه حالت تنش یکنواخت ادامه داد. | ## جمع‌بندی | توجه به این نکته ضروری است که انجام تست رهایی بسیار دشوار است زیرا حفظ وضعیت در تست به ظرافت قابل توجهی نیاز دارد.Cristescu, N.