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Viscoelasticidade. , Sem com 1-FluidosNewtonianos 2-FluidosNão Newtoniano s 2.1Fluido s inelástico s inelástico s 2.2-Fluidosviscoelásticos 2.1.1 Independ.

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1 Viscoelasticidade

2 , Sem com 1-FluidosNewtonianos 2-FluidosNão Newtoniano s 2.1Fluido s inelástico s inelástico s 2.2-Fluidosviscoelásticos Independ. do tempo de cis Ctes. dependente s do tempo Lei potência HB Casson Binghan Fluidos reopéticos e tixotrópicos Fluidos de Maxwell Fluidos de Voigt

3 Definição de comportamento Viscoelástico Viscoelásticidade: materiais que possuem ambas características:viscosa e elástica Comportamento dos Materiais Tipo Sólido Tipo Líquido Sólido Ideal -----A maioria dos materiais Ideal Fluid Puramente Elástico--Viscoelástico --Puramente Viscoso

4 ViscosoElásticoPlásticoViscoelástico

5 Efeitos provocados pela viscoelasticidade Inversão do vórtice Sifão sem tubo Fluido viscoso Fluido viscoelástico

6 Fluido viscoso Fluido viscoelástico Jato na sáida de um duto Expansão do jato

7 Fluido viscoso Fluido viscoelástico repouso escoamento repouso A deformação é irreversível ( se mantem ) Recuperação da deformação Pela elasticidade do material

8 Metodos para o estudo do comportamento viscoelático O comportamento viscoelástico aparece geralmente quando no material se aplicam deformações não estacionárias ou estímulos transientes O comportamento viscoelástico aparece geralmente quando no material se aplicam deformações não estacionárias ou estímulos transientes Metodos de estudo ( dinâmicos) : Transientes e oscilatorios Metodos de estudo ( dinâmicos) : Transientes e oscilatorios Transientes: ensaios de creep, relaxão de tensões Transientes: ensaios de creep, relaxão de tensões Oscilatorios dinâmicos : aplicação de uma variação senoidal da deformação ou tensão Oscilatorios dinâmicos : aplicação de uma variação senoidal da deformação ou tensão Estes ensaios são realizados a deformações muito baixas para não alterar a estrutura Estes ensaios são realizados a deformações muito baixas para não alterar a estrutura São utilizados basicamente para estudos estrutura dos materiais São utilizados basicamente para estudos estrutura dos materiais

9 Ensaios transientes Creep ( fluência) e relaxação de tensões

10 Ensaios de Creep ( fluência) Ensaios de Creep ( fluência) Aplica-se instantaneamente no material uma tensão e se mantém esta tensão constante Aplica-se instantaneamente no material uma tensão e se mantém esta tensão constante Determina-se a deformação obtida em função do tempo para manter Determina-se a deformação obtida em função do tempo para manter A seguir se relaxa a tensão e se continua a medir a deformação obtida A seguir se relaxa a tensão e se continua a medir a deformação obtida

11 Tensãotempo deformação 0 Função degrau f. viscoso Elástico ideal f. viscoelástico Deformação permanente Ensaios de fluência

12 Experiência de fluência ( creep) e recuperação tempo recuperação Zona de Creep Mais Viscoso Mais Elástico Creep 0 Recuperação = 0 / deformação t1t1 t2t2 Nota : Podem se aplicar modelos matemáticos às curvas que fornecerão quanto de elástico e viscoso possui o material Nota : Podem se aplicar modelos matemáticos às curvas que fornecerão quanto de elástico e viscoso possui o material

13 Relaxação de tensões Deforma-se instantaneamente o material e se mantém esta deformação constante Deforma-se instantaneamente o material e se mantém esta deformação constante Determina-se a tensão necessária em função do tempo para manter esta Determina-se a tensão necessária em função do tempo para manter esta

14 tensão Material elástico ideal Sólido viscoelástico Fuido viscoelastico tempo viscoso

15 Tempo de relaxação= tempo necessário para relaxar a tensão de um material para conseguir uma dada deformação Tempo = infinito para um sólido elástico (De= ) Tempo = 0, para um fluido viscoso( De=0)

16 Reologia Dinámica ou Ensáios Oscilatórios Ensáios Oscilatórios

17 A tempos curtos de experiência o material se comporta como um a sólido A tempos longos de experiência o material se comporta como um a líquido Resposta de um material Viscoelástico

18 Ensaios oscilatórios dinâmicos

19 Ensaios mecânicos dinâmicos Deformação Resposta ângulo de fase l l Aplica-se uma deformação ou tensão sinusoidal à amostra. l l A resposta do material é medida ( tensão quando se aplica uma deformação ou deformação quando se aplica uma tensão ) l l A mudança de ângulo de fase δ, entre estímulo e resposta é um medida da viscoelasticidade

20 Ensaios mecânicos dinâmicos Respostas do casos limites Tensão deformação = 0° = 90° Respostas puramente elástica (Sólido Hookeno) Resposta Puramente Viscosa (Líquido Newtoniano) Tensão deformação

21 Parâmetros Viscoelásticos : A tensão Complexa, Elástica, & Viscosa A tensão calculada numa experiência dinâmica é referida como tensão complexa * ângulo de fase Tensão Complexa * deformação, * = ' + i " l l A tensão complexa σ* pode ser separada em duas componentes : 1) A tensão elástica, em fase com a deformação. ' = *cos σ representa quanto de sólido elástico tem o material. 2) A Tensão viscosa está 90 o fora de fase com a deformação " = *sin " representa quanto de viscoso tem o material

22 Parâmetros Viscoelásticos Môdulo Elástico (Armazenamento): Medida da elasticidade do material. Habilidade do material para armazenar energia G' = (tensão*/deformação)cos G" = (tensão*/deformação) sen Môdulo Viscoso (perda): Habilidade do material para perder energia Habilidade do material para perder energia. Energia perdida como calor Môdulo Complexo: Medida da resistência global dos materiais à deformação G* = tensão */deformação G* = G + iG Tan = G"/G' Tan Delta: Medida do componente viscosa a elástica

23 Môdulo de armazenamento e perda de um Material viscoelástico SUPER Bola Bola de tênis X armazenamento Perda

24 tan Phase angle G* G'G' G" G* = (G 2 +G 2 ) 1/2 l l A tangente do ângulo de fase é a razão entre o môdulo de perda e o môdulo de armazenamento tan = G"/G'

25 Varredura no tempo Tensão ou deformação Tempo Deformação l l O material é monitorado a freqüência constante, amplitude e temperatura. l l Usos Ù Ù Tixotropia Ù Ù Estudos de Cura Ù Ù Estabilidade frente a degradação térmica. Ù Ù Reação química Ù Ù Mudanças estruturais

26 Varredura de tensão Região não-linear G = f( ) região linear G é constante G % deformação G' (Pa) osc. stress (Pa) Deformação Crítica c

27 Varredura de Freqüência l l Mede-se a reposta do material à mudança de freqüência deformação Tempo Deformação Ù Espectros mecânicos Estudos de estrutura

28 Varredura de Freqüência : Resposta do material Terminal Region Rubbery Plateau Region Transition Region Glassy Region 1 2 Storage Modulus (E' or G') Loss Modulus (E" or G") log Frequency (rad/s or Hz) log G'and G"

29 Log w( rads) Log ( G´ou G´´) Suspensão diluida G´ G´´ Log ( G´ou G´´) Log w( rads) Suspensão concentrada Log ( G´ou G´´) Log w( rads G` G´´ Espectro mecânicos

30 Quanto maior for G´e menor G´´, mais estruturado se encontra o material : Quanto maior for G´e menor G´´, mais estruturado se encontra o material : Maior caracter elástico em relação a componente viscoso Maior caracter elástico em relação a componente viscoso Menor valor de tang delta Menor valor de tang delta A forma do espectro também da um diagnóstico da estrutura do material A forma do espectro também da um diagnóstico da estrutura do material

31 Espectro mecãnico de pastas de tomate processadas a diferentes condições de temperatura e moagem

32 Estudo das propriedades viscoelásticas de emulsões de ôleo e ovo desidratado ôleo G´ G´´ Concentração de ovo=3%

33 ovo G´ G´´ Concentração de ôleo = 70% Estudo das propriedades viscoelásticas de emulsões de ôleo e ovo desidratado

34 Amido de amaranto

35 Intervalo de viscoelasticidade linear à concentração de 5% Determinação de temperatura de gelatinização a concentrações de (5, 10, 15)%

36 Cinética de gelatinização a 68°C, concentrações de 5, 10 e 15 Módulos de armazenamento e de dissipação a 10°C e concentração de 5, 10, 15 %

37 Resultados


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