Mechanical properties of 9-30% starch gels from naked and covered barley were investigated with rheometer or rotation viscosimeter. The compression-penetration curves of 20 and 30% gels were characterized by deformations containing elastic, plastic and fracture regions under the load of 0-2kg. The compressive stress relaxation test showed that the viscoelastic properties of 20% gels may be represented by four element Maxwell model consisting of two Maxwell element in parallel. Also, stress-decay under the steady shear of 9% covered starch gel was able to be interpreted by linear viscoelastic model and stress-decay process was suggested to be effective to investigate the effect of temperature or additives on gel structure.
Yieldable steel ribs have been widely applied in tunnels excavated in rheological rocks. For further understanding the influence of yieldable steel ribs on supporting effect, mechanical behavior of tunnels supported by them in rheological rocks is investigated in this paper. Taking into account the deformation characteristic of yieldable steel ribs, their deformation is divided into three stages. In order to modify the stiffness of yieldable steel ribs in different deformation stages, two stiffness correction factors are introduced in the latter two stages. Viscoelastic analytical solutions for the displacement and pressure in the rock-support interface in each deformation stage are obtained. The reliability of the theoretical analysis is verified by use of numerical simulation. It could be concluded that yieldable steel ribs are able to reduce pressure acting on them without becoming damaged through accommodating the rock deformation. The influence of stiffness correction factor in yielding deformation stage on pressure and displacement could be neglected with it remaining at a low level. Furthermore, there is a linearly descending relationship of pressure with yielding displacement in linear viscoelastic rocks.
Yongyong Wang;Qixia Jia;Tingting Deng;Mostafa Habibi;Sanaa Al-Kikani;H. Elhosiny Ali
Structural Engineering and Mechanics
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v.85
no.6
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pp.729-742
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2023
It is a recent attraction to the mechanical scientists to investigate state of wave propagation, buckling and vibration in the sport balls to observe the importance of different parameters on the performance of the players and the quality of game. Therefore, in the present study, we aim to investigate the wave propagation in handball game ball in term of mass of the ball and geometrical parameters wit incorporation of the viscoelastic effects of the ball material into account. In this regard, the ball is modeled using thick shell structure and classical elasticity models is utilized to obtain the equation of motion via Hamilton's principle. The displacement field of the ball model is obtained using first order shear deformation theory. The resultant equations are solved with the aid of generalized differential quadrature method. The results show that mass of the ball and viscoelastic coefficient have considerable influence on the state of wave propagation in the ball shell structure.
Elwardany, Hytham;Mosa, Beshoy;Khedr, M. Diaa Eldin;Seleemah, Ayman
Structural Engineering and Mechanics
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v.83
no.2
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pp.153-166
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2022
Structural pounding due to strong seismic excitations can result in severe damage or even collapse of colliding structures. Many researchers focused on studying the mutual pounding between two adjacent structures while very few researches were concerned with the pounding of a series of structures. This paper aims to study the pounding effect on a series of four buildings having different natural frequencies. The paper also investigates the effect of different arrangements of the four buildings on their pounding response. For this, a mathematical model was constructed using Matlab code where, pounding was modeled using a contact force-based approach. A Non-Linear viscoelastic (Hertzdamp) contact element was used and activated only during the approach period of collision. The mathematical model was validated by comparing its prediction versus experimental results on three adjacent buildings. Then the model was used to study the pounding between four adjacent structures arranged in different sequences according to their natural frequencies. The results revealed that increasing the gap distance generally led to decrease the peak responses of the towers. Such response is somehow different from that predicted earlier by the authors for the case of three adjacent buildings. Moreover, the arrangement of towers has a significant effect on their pounding response. Significant difference between the natural frequencies of adjacent structures increases the pounding forces especially when the more flexible buildings are located at the outer edge of the series. The study points out the need for further researches on buildings in series to gain a better understanding of such complex phenomena.
We report the first steps of a collaborative project between the University of Queensland, Polyflow, Michelin, SK Chemicals, and RMIT University, on simulation, validation and application of a recently introduced constitutive model designed to describe branched polymers. Whereas much progress has been made on predicting the complex flow behaviour of many - in particular linear - polymers, it sometimes appears difficult to predict simultaneously shear thinning and extensional strain hardening behaviour using traditional constitutive models. Recently a new viscoelastic model based on molecular topology, was proposed by McLeish and carson (1998). We explore the predictive power of a differential multi-mode version of the porn-pom model for the flow behaviour of two commercial polymer melts: a (long-chain branched) low-density polyethylene (LDPE) and a (linear) high-density polyethylene (HDPE). The model responses are compared to elongational recovery experiments published by Langouche and Debbaut (19c99), and start-up of simple shear flow, stress relaxation after simple and reverse step strain experiments carried out in our laboratory.
Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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v.11
no.5
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pp.76-89
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1989
With the objective of studying the response of brain tissue in a transient rotational acceleration of the head, as occurs in car crash, the problem of a cylindrical case containing a prototype brain material of silicone gel and subjected to a rotational acceleration around the axis of the cylinder is analysed. The prototype material is considered to be homogeneous and isotropic, and is modeled alternatively as a linear elastic or a linear viscoelastic solid. The computational model for the present problem consists of a 3-dimensional isoparametric finite element model, wherein large deformations and large strains are treated through the updated Lagrangian approach. A comparison of the results of the present 3-dimensional computations, with the attendant assumptions on material data, is made with the results of independent experimental study. The deformation profiles and the major characteristics of response of the brain material are in good agreement with the test results. Moreover, the study suggests the possibility that the use of more accurate material data may yield very useful results even appropriate for accurate quantification of deformations.
The paper presents the simplified matrix stiffness method for analysis of composite and prestressed beams. The method is based on the previously developed "exact" analysis method that uses the mathematical theory of linear integral operators to derive all relations without any mathematical simplifications besides inevitable idealizations related to the material rheological properties. However, the method is limited since the closed-form solution can be found only for specific forms of the concrete creep function. In this paper, the authors proposed the simplified analysis method by introducing the assumption that the unknown deformations change linearly with the concrete creep function. Adopting this assumption, the nonhomogeneous integral system of equations of the "exact" method simplifies to the system of algebraic equations that can be easily solved. Therefore, the proposed method is more suitable for practical applications. Its high level of accuracy in comparison to the "exact" method is preserved, which is illustrated on the numerical example. Also, it is more accurate than the well-known EM method.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.7
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pp.2148-2158
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1996
Uncoupled, quasi-static and linear thermoviscoelastic problems are analyzed in time domain by the finite element approximation which is developed using the principle of virtual work and viscoelasticity matrices instead of shear and bulk relaxation functions as in usual formulations. The material is assumed to be isotropic, homegeneous and thermorheologically simple, which means that the temperature-time equivalence postulate is effective. The stress-strain laws are expressed by relaxation-type hereditary integrals. In spatial and time discritizations, isoparametric quadratic quadrilateral finite elements and linear time variations are adopted. For explicit derivations, the viscoelastic material is assumed to behave standard linear solid in shear and elastically in dilatation. Two-dimensional examples are solved under general temperature distributions T = T(x, t), and compared with other opproximate solutions to show the versatility of the presented analysis.
Results of isothermal torsional oscillation tests are reported on melts of linear low density polyethylene and isotactic polypropylene. Prior to rheological tests, specimens were annealed at various temperatures ranging from $T_a$ = 180 to $310^{\circ}C$ for various amounts of time (from 30 to 120 min). Thermal treatment induced degradation of the melts and caused pronounced decreases in their molecular weights. With reference to the concept of transient networks, constitutive equations are developed for the viscoelastic response of polymer melts. A melt is treated as an equivalent network of strands bridged by junctions (entanglements and physical cross-links). The time-dependent response of the network is modelled as separation of active strands from and merging of dangling strands with temporary nodes. The stress-strain relations involve three adjustable parameters (the instantaneous shear modulus, the average activation energy for detachment of active strands, and the standard deviation of activation energies) that are determined by matching the dependencies of storage and loss moduli on frequency of oscillations. Good agreement is demonstrated between the experimental data and the results of numerical simulation. The study focuses on the effect of molecular weight of polymer melts on the material constants in the constitutive equations.
The purpose of this investigation was to observe the viscoelastic properties of five commercial flowable(Aeliteflo, Flow it, Revolution, Tetric flow, Compoglass flow), three conventional hybrid(Z-100, Z-250, P-60) and two condensable(Synergy compact, SureFil) resin composites. A dynamic oscillatory shear test was done to evaluate the storage shear modulus (G'), loss shear modulus(G"), loss tangent(tan ${\delta}$) and complex viscosity(${\eta}^*$) of the resin composites as a function of frequency - dynamic frequency sweep test from 0.01 to 100 rad/s at $25^{\circ}C$ - by using Advanced Rheometric Expansion System(ARES). To investigate the effect on the viscosity of resin composites of filler volume fraction, the filler weight % and volume % were measured by means of Archimedes' principle using a pyknometer. The results were as follows 1. The complex viscosity ${\eta}^*$ of flowable resins was lower than that of hybrid resins and significant differences were observed between brands. The complex viscosity ${\eta}^*$ of condensable resins was higher than that of hybrid resins. The order of complex viscosity ${\eta}^*$ at ${\omega}$=10 rad/s was as follows, Surefil, Synergy compact, P-60, Z-250, Z-100, Aeliteflo, Tetric flow, Compoglass flow, Flow it, Revolution. The relative complex viscosity of flowable resins compared to Z-100 was 0.04~0.56 but Surefil was 30.4 times higher than that of Z-100. 2. The storage shear modulus G' and the loss shear modulus G" of flowable resins were lower than those of hybrid resins but those of condensable resins were higher. The patterns of the change of loss tangent, tan ${\delta}$, of resin composites with increasing frequency were significantly different between brands. The phase angles, ${\delta}$, ranged from $30.2{\sim}78.1^{\circ}$ at ${\omega}$=10 rad/s. 3. All composite resins represent pseudoplastic nature with increasing shear rate. 4. The complex shear modulus $G^*$ and the phase angle ${\delta}$ was represented by the frequency domain phasor form, $G^*({\omega})=G^*e^{i{\delta}}=G^*{\angle}{\delta}$. The locus of frequency domain phasor plots in a complex plane was a valuable method that represent the viscoelastic properties of composite resins. 5. There was no direct linear correlationship but a weak positive relation was observed between filler volume % or weight % and the viscosity of the resin composites.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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