3.3. Viskoelastiske spenning-forrykningsrelasjoner.

 

Det er i spenning-forrykningsrelasjonen de viskoelastiske egenskapene til mediet kommer frem. I elastiske media vil forrykningene skje umiddelbart samtidig som spenningen anvendes. Eksperimenter har vist at det i viskoelastiske media er en tidsforsinkelse mellom spenning og forrykning som skyldes de dissipative effektene vi har nevnt i 3.1. Korrespondanseprinsippet sier at denne tidsforsinkelsen kan utrykkes ved å erstatte de elastiske modulene i problemet 3.2.1- 4 md komplekse, viskoelastiske og for å gjøre dette vil vi følge Blands teori noe modifisert. Hver modul behandles separat.

 

1.Skjærmodulen. Dersom det bare virker skjærspenninger på mediet har vi i det elastiske tilfellet en spenning-forrykningsrelasjon på formen:

 

                                                                                                          3.3.1

 

for det viskoelastiske tilfellet har man antatt at denne kan settes på formen:

 

                                             3.3.2

 

 og  kalles relaksasjonstider og er et mål for tidsforsinkelsen,  er den elastiske skjærmodulen og N og M er antall relaksasjonstider. Vi innfører så den Fouriertransformerte funksjon ved integralene:

 

                                                                                             3.3.3

der  kalles vinkelfrekvensen. Inversjonsintegralet blir:

 

                                                                               3.3.4

ved å anvende fouriertransformasjonen definert ved ligningene 3.3.3-4 og ligning 3.3.3 får vi:

 

                                                                 3.3.5

 

og en kompleks skjærmodul kan defineres:

 

                                                                        3.3.6

 

vi ser at dersom alle relaksasjonstider er lik null blir den komplekse skjærmodulen lik den elastiske.

 

1.Kompresjonsmodulen. den elastiske kompresjonsmodulen er definert som forholdet mellom trykket og volumendringen når mediet er utsatt for uniform hydrostatisk kompresjon. Vi kan skrive denne definisjonen på formen:

 

                                                                                               3.3.7

 

der  er det hydrostatiske trykket og  er dilitasjonen definert ved ligning 3.2.1

 

I det viskoelastiske tilfellet har man antatt at denne kan skrives på formen:

 

                                                      3.3.8

 

og ved å Fouriertransformere denne får vi en ligning analog med ligning 3.3.5 for det hydrostatiske trykket:

 

                                                                      3.3.9

 

og ved en kompleks kompresjonsmodul:

 

                                                                        3.3.10

 

Vi ser også her at når alle relaksasjonstider blir null blir den komplekse kompresjonsmodulen lik den elastiske: