Extras din laborator
Scopul lucrării
Materialele vâscoelastice prezintă comportamente diferite, în condiţii de încercare
asemănătoare, faţă de cele elastice. O parte din energia materialului este acumulată sub formă
de energie potenţială, restul inducând curgerea şi fiind disipată sub formă de frecare vâscoasă.
În acest caz, este necesară o abordare specială pentru a obţine informaţii corecte despre
comportarea materialului supus încercărilor.
Cunoştinţele despre reacţia fructelor şi legumelor la aplicarea diferitelor tipuri de
sarcini mecanice, constituie baza descrierii proprietăţilor materialului, şi sunt utilizate pentru a
determina rezistenţa produselor agricole împotriva vătămarilor la transport, prelucrare,
depozitare, precum şi la calitatea lor de consum.
În lucrarea de faţă se va studia influenţa vitezei iniţiale de deformaţie asupra
proprietăţilor vâscoelastice ale merelor prin aplicarea testelor de curgere lentă şi de relaxare a
tensiunii. Vor fi analizate modelele matematice, pentru elementele tip şi câteva combinaţii
reprezentative ale acestora, care aproximează cel mai bine comportamentul reologic al
fructelor în stare proaspătă.
Consideraţii teoretice
Unele fenomene care se observă în sectorul fructelor şi legumelor cu un conţinut mare
de apă pot fi descrise prin intermediul unor modele vâscoelastice liniare. Modelul generalizat
Maxwell este utilizat pe scară largă în determinarea tensiunii de relaxare, ce este definită ca
fiind descreşterea constantă a tensiunilor mecanice din structura materialului investigat.
Reologia studiază comportamentul curgerii şi deformaţiei materialelor supuse
diferitelor sarcini sau eforturi exterioare. Principalele proprietăţi reologice care influenţează
curgerea şi deformaţia materialelor alimentare sunt: vâscozitatea, caracteristicile legii putere,
elasticitatea, variaţia tensiunii de revenire sau variaţia funcţiei de fluaj. Din acest punct de
vedere, produsele alimentare se pot clasifica în două mari categorii:
- produse lichide, ca de exemplu: apa, ketchup-ul, maioneza, cremele, smântana, etc.;
- produse solide, cum ar fi: merele, cerealele, brânza, etc.
Aproape toale produsele alimentare lichide sau solide conţin la scara macromolecură
lanţuri de biopolimeri, care alcătuiesc matricea polimerică vâscoelastică a materialului la
scara micro, după cum se poate observa în figura 8.1.
Fig. 8.1 Matricea biopolimerică vâscoelastică
Majoritatea produselor alimentare se situează din punct de vedere al
comportamentului la curgere între cele două extreme, lichidele newtoniene şi solidele elastice
(fig. 8.2).
La viteze de deformare mici toate materialele se comportă predominant vâscos,
elasticitatea putând fi neglijată. La viteze de deformare mari situaţia se inversează.
Laborator 8 PFPA
2
Fig.8.2 Clasificare produse alimentare
Pentru inţelegerea comportării vâscoelastice se apelează la modele foarte simple ale
substanţei (combinaţii de resoarte şi amortizoare vâscoase). Acestea nu au un corespondent
direct în structurile moleculare, dar pornesc de la modelul Rouse-Zim şi concentrează
fenomenele în vederea aplicării unei tratări matematice accesibile.
În reometrie există două tipuri de teste experimentale:
- testul de fluaj (curgere lentă), care corespunde aplicării unui efort ( ) 0 τ =τ ⋅ H t şi
măsurării-înregistrării deformaţiei γ H(t) reprezintă funcţia treaptă unitară a lui
Heaviside;
- testul de relaxare (revenire), care corespunde aplicării unei deformaţii ( ) 0 γ = γ ⋅ H t şi
măsurării- înregistrării efortului τ
Modele matematice ale elementelor tip şi pentru câteva combinaţii reprezentative
a) Modelul solid ideal elastic
Fig. 8.3 Simbolul şi curbele de fluaj şi relaxare pentru solidul ideal
Un solid ideal (fig.8.3) răspunde instantaneu printr-o deformaţie proporţională cu
efortul aplicat, în domeniul elastic. La dispariţia efortului deformaţia dispare şi corpul revine
la forma iniţială. Prin intermediul modulelor longitudinal (Young) şi transversal, se pot scrie
următoarele ecuaţii constitutive ce descriu comportarea materialului:
σ = E ⋅γ , τ = G ⋅γ (8.1)
unde, σ este efortul longitudinal; τ – efortul transversal; γ – deformaţia; E – modulul lui
Young; G – modulul de elasticitate transversal. Acest comportament poate fi descris printr-un
resort elastic.
b) Modelul newtonian
Preview document
Conținut arhivă zip
- Studiul Comportarii Reologice a Fructelor in Stare Prospata.pdf