Poroelastisitas

Poroelastisitas merupakan cabang dalam ilmu material dan mekanika yang mempelajari hubungan antara aliran fluida, tekanan fluida pori, serta deformasi massa padat dalam suatu medium berpori linear. Bidang ini merupakan perluasan dari teori elastisitas dan teori aliran fluida pada medium berpori yang dijelaskan melalui persamaan difusi. Interaksi antara fluida dan kerangka padat bersifat timbal balik, sehingga perubahan bentuk medium memengaruhi aliran fluida, sementara perubahan tekanan fluida pori turut memengaruhi respons mekanis medium. 

Formulasi teoretis mengenai poroelastisitas pertama kali dikembangkan oleh Maurice Anthony Biot pada tahun 1935 dan 1941 sebagai pengembangan dari model konsolidasi tanah yang digunakan untuk menghitung penurunan struktur pada tanah jenuh. Teori poroelastisitas kemudian diterapkan dalam berbagai bidang, termasuk geomekanika, hidrologi, biomekanika, mekanika jaringan biologis, mekanika sel, dan mikromekanika. 

Konsep dasar poroelastisitas dapat diilustrasikan melalui perilaku spons yang jenuh air. Ketika spons dikompresi, fluida bergerak keluar dari pori-porinya. Ketika tekanan dilepaskan dan spons berada dalam reservoir fluida, fluida akan masuk kembali sehingga spons mengalami ekspansi. Volume spons juga dapat meningkat apabila tekanan fluida pori dinaikkan dalam kondisi luar spons yang tertutup rapat. Dalam formulasi poroelastis, tekanan fluida pori dianggap sebagai komponen yang berkontribusi pada total tegangan dalam kerangka berpori serta mampu menghasilkan regangan pada medium meskipun tidak terjadi pembebanan eksternal. Perbedaan tekanan fluida pori yang berasal dari variasi regangan volume pori selama pembebanan mekanis menyebabkan terjadinya perpindahan fluida di dalam medium berpori. Pada batuan reservoir gas nonkonvensional, seperti batubara dan batu serpih, interaksi antara fluida dan kerangka padat juga dapat melibatkan regangan akibat sorpsi gas, misalnya metana dan karbon dioksida, pada permukaan pori batuan. Regangan sorpsi tersebut dapat bersifat poroelastis atau poroinelastis, bergantung pada kondisi tekanan gas dan karakteristik material.

 Klasifikasi 
Teori poroelastisitas secara umum diklasifikasikan menjadi dua kelompok, yaitu teori statis (atau kuasi-statis) dan teori dinamis. Poroelastisitas statis mengkaji kondisi ketika deformasi kerangka padat dan aliran fluida terjadi secara bersamaan serta saling memengaruhi. Jenis ini paling sering dibahas dalam literatur dan kerap digunakan sebagai istilah yang identik dengan poroelastisitas secara umum. Teori statis tersebut merupakan generalisasi dari teori konsolidasi satu dimensi dalam mekanika tanah dan dikembangkan lebih lanjut melalui kontribusi Biot pada tahun 1941. Sementara itu, poroelastisitas dinamis disusun untuk menjelaskan perambatan gelombang dalam fase padat dan cair pada medium berpori jenuh. Teori ini memasukkan efek inersia serta energi kinetik yang tidak diperhitungkan dalam poroelastisitas statis, terutama pada kondisi yang melibatkan kecepatan gerak fluida dan kerangka yang signifikan, seperti pada getaran atau gelombang tegangan. Formulasi poroelastis dinamis secara luas dikaitkan dengan penelitian Biot mengenai perambatan gelombang elastis pada medium jenuh fluida.

 Referensi 

Kategori:Elastisitas (fisika)
Kategori:Medium berpori