Reologie
Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Reologie se zabývá studiem deformací hmoty. Jedním z jejích hlavních úkolů je nalezení vztahů mezi napětím, deformací a rychlostí deformace pro jednotlivé druhy látek.
Vzhledem k tomu, že nalezení nějakého obecného (a současně prakticky využitelného) řešení je nemožné, vytváří reologie modely, kterými se snaží vystihnout chování různých typů látek. Nejjednodušší modely předpokládají izotropii prostředí, platnost Hookova zákona (resp. zobecněného Hookova zákona), či prostředí bez viskozity. Lze však vytvořit poměrně jednoduché modely pro anizotropní viskozní prostředí, ale také pro látky, v nichž neplatí lineární závislosti.
[editovat] Reologické modely
K popisu chování látky určitého druhu se vytváří tzv. reologické modely. Reologická klasifikace se obvykle neprovádí podle objemových, ale podle tvarových změn.
Mezi základní reologické modely patří model hookovské látky, který lze dobře využít při popisu kovových materiálů, přičemž reologické vlastnosti takové látky lze vyšetřovat pomocí teorie pružnosti. K popisu viskózních látek slouží model newtonovské látky. Plastické látky jsou pak popisovány pomocí Saint-Venantova modelu.
Většinu reálných látek však lze pomocí těchto jednoduchých modelů popsat pouze přibližně a pouze v omezeném rozsahu namáhání. Velké množství látek nelze dokonce popsat pomocí jednoduchých modelů vůbec. Takové látky je pak nutno popisovat pomocí obecných reologických modelů. Obecné reologické modely obvykle vznikají jako kombinace několika základních členů popisujících určitou vlastnost. Základní reologické modely slouží především k vyjádření charakteru sledovaných závislostí, a nikoliv v detailním popisu jejich průběhu. Charakter závislostí si lze často při různých druzích namáhání modelu představit bez řešení odpovídající reologické rovnice.
Nejčastěji se při vytváření obecného reologického modelu omezujeme na kombinaci Hookova elastického členu (označovaného H), Newtonova viskózního členu (označovaného N) a plastického Saint-Venantova členu (označovaného jako StV). Základním modelem elastické látky je tedy H model, základním modelem viskózní látky je N model a základním modelem plastické látky je StV model.
Konstrukci modelu lze vyjádřit také pomocí kombinace grafických symbolů, které zastupují jednotlivé členy. Člen H, který reprezentuje hookovskou látku, je zobrazován symbolem pružiny. Člen N, který reprezentuje newtonovskou látku, je zobrazován symbolem pístu a člen StV, který reprezentuje Saint-Venantův člen, je zobrovány jako kvádr tažený po podložce.
Obecný reologický model získáme spojováním jednotlivých členů, přičemž jednotlivé členy lze spojovat paralelně nebo sériově. V obecném případě může být spojeno velké množství členů. Příklad je uveden na obrázku.
V zápisu se sériové spojení dvou členů označujeme vodorovnou čarou -. Příkladem takového modelu je Maxwellův model, který se označuje jako M. Maxwellův model představuje sériově spojené členy H a N, což se zapisuje jako M = H − N.
Jiným příkladem sériového zapojení může být Prandtlův model P, který získáme sériovým spojením Hookova a Saint-Venantova členu, tzn. P = H − StV. Prandtlův model vystihuje chování látky, která se před vznikem tečení elasticky deformuje.
Paralelní spojení dvou členů se označuje šikmou čarou /. Např. paralelním spojením hookovského a newtonova členu získáme Kelvinův model označovaný jako K. Kelvinův model lze zapsat jako K = H / N.
Jednoduché reologické modely jsou popsány několika málo konstantami. Spojováním jednotlivých členů do obecného reologického modelu roste počet konstant, které jsou nutné k vyjádření vlastností modelu. Pro složité reologické modely obsahují odpovídající reologické rovnice velký počet konstant a jsou složitě řešitelné.
Reologických modelů existuje velké množství.
Např. k popisu vlastností moučného těsta, kde dochází ke kombinaci vlastností elastických, viskózních a platických, lze použít tzv. SSB (Schofield a Scott-Blair) model, který lze zapsat jako SSB = (M / StV) − K. Tento model se využívá např. při konstrukci pekařských strojů.
K popisu želatiny lze použít Schwedofův model Schw = H − (StV / M).
Pro složitější kapaliny (tzv. binghamské nebo plastické kapaliny) lze užít Binghamův model B = H − StV / N.
K zápisu daného modelu lze využít také znalosti modelu jiného, např. SSB = Schw / N = (H − B) / N.

