Rheology (/riːˈɒlədʒi/; from Greek

Rheology (/riːˈɒlədʒi/; from Greek ῥέω rhéō, "flow" and -λoγία, -logia, "study of") is the study of the flow of matter, primarily in a liquid state, but also as 'soft solids' or solids under conditions in which they respond with plastic flow rather than deforming elastically in response to an applied force.[1] It applies to substances which have a complex microstructure, such as muds, sludges, suspensions, polymers and other glass formers (e.g., silicates), as well as many foods and additives, bodily fluids (e.g., blood) and other biological materials or other materials which belong to the class of soft matter.

Newtonian fluids can be characterized by a single coefficient of viscosity for a specific temperature. Although this viscosity will change with temperature, it does not change with the strain rate. Only a small group of fluids exhibit such constant viscosity. The large class of fluids whose viscosity changes with the strain rate (the relative velocity of flow) are called non-Newtonian fluids.

Rheology generally accounts for the behavior of non-Newtonian fluids, by characterizing the minimum number of functions that are needed to relate stresses with rate of change of strains or strain rates. For example, ketchup can have its viscosity reduced by shaking (or other forms of mechanical agitation, where the relative movement of different layers in the material actually causes the reduction in viscosity) but water cannot. Ketchup is a shear thinning material, as an increase in relative velocity caused a reduction in viscosity, while some other non-Newtonian materials show the opposite behavior: viscosity going up with relative deformation, which are called shear thickening or dilatant materials. Since Sir Isaac Newton originated the concept of viscosity, the study of liquids with strain rate dependent viscosity is also often called Non-Newtonian fluid mechanics.[1]

The term rheology was coined by Eugene C. Bingham, a professor at Lafayette College, in 1920, from a suggestion by a colleague, Markus Reiner.[2][3] The term was inspired by the aphorism of Simplicius (often attributed to Heraclitus), panta rhei, "everything flows"[4][5]

The experimental characterization of a material's rheological behaviour is known as rheometry, although the term rheology is frequently used synonymously with rheometry, particularly by experimentalists. Theoretical aspects of rheology are the relation of the flow/deformation behaviour of material and its internal structure (e.g., the orientation and elongation of polymer molecules), and the flow/deformation behaviour of materials that cannot be described by classical fluid mechanics or elasticity.

Contents

1 Scope
2 Rheologist
3 Viscoelasticity
4 Applications
4.1 Materials science
4.1.1 Polymers
4.1.2 Biopolymers
4.1.3 Sol-gel
4.2 Geophysics
4.3 Physiology
4.4 Food rheology
4.5 Concrete rheology
5 Measurement
6 Dimensionless numbers
6.1 Deborah number
6.2 Reynolds number
7 See also
8 References
9 External links

Scope

In practice, rheology is principally concerned with extending continuum mechanics to characterize flow of materials, that exhibits a combination of elastic, viscous and plastic behavior by properly combining elasticity and (Newtonian) fluid mechanics. It is also concerned with establishing predictions for mechanical behavior (on the continuum mechanical scale) based on the micro- or nanostructure of the material, e.g. the molecular size and architecture of polymers in solution or the particle size distribution in a solid suspension. Materials with the characteristics of a fluid will flow when subjected to a stress which is defined as the force per area. There are different sorts of stress (e.g. shear, torsional, etc.) and materials can respond differently for different stresses. Much of theoretical rheology is concerned with associating external forces and torques with internal stresses and internal strain gradients and velocities.[1][6][7][8]
Continuum mechanics
The study of the physics of continuous materials Solid mechanics
The study of the physics of continuous materials with a defined rest shape. Elasticity
Describes materials that return to their rest shape after applied stresses are removed.
Plasticity
Describes materials that permanently deform after a sufficient applied stress. Rheology
The study of materials with both solid and fluid characteristics.
Fluid mechanics
The study of the physics of continuous materials which deform when subjected to a force. Non-Newtonian fluids do not undergo strain rates proportional to the applied shear stress.
Newtonian fluids undergo strain rates proportional to the applied shear stress.

Rheology unites the seemingly unrelated fields of plasticity and non-Newtonian fluid dynamics by recognizing that materials undergoing these types of deformation are unable to support a stress (particularly a shear stress, since it is easier to analyze shear deformation) in static equilibrium. In this sense, a solid undergoing plastic deformation is a fluid, although no viscosity coefficient is associated with this flow. Granular rheology refers to the continuum mechanical description of granular materials.

One of the major tasks of rheology is to empirically establish the relationships between deformations (or rates of deformation) and stresses, by adequate measurements, although a number of theoretical developments (such as assuring frame invariants) are also required before using the empirical data. These experimental techniques are known as rheometry and are concerned with the determination with well-defined rheological material functions. Such relationships are then amenable to mathematical treatment by the established methods of continuum mechanics.

The characterization of flow or deformation originating from a simple shear stress field is called shear rheometry (or shear rheology). The study of extensional flows is called extensional rheology. Shear flows are much easier to study and thus much more experimental data are available for shear flows than for extensional flows.

النتائج (العربية) 1:

ريولوجيا (/riːˈɒlədʒi/؛ من اليونانية ῥέω rhéō، "تدفق" و--λoγία،-الماسوني، "دراسة من") هو دراسة التدفق من هذه المسألة، في المقام الأول في حالة سائلة، ولكن أيضا ك 'المواد الصلبة الناعمة' أو المواد الصلبة في ظل الظروف التي أنها تستجيب مع تدفق البلاستيك بدلاً من تشويه الاستيكالي في الاستجابة بقوة لتطبيق.[1] فإنه ينطبق على المواد التي قد المجهرية معقدة، مثل الأطيان، والحمأة، والمعلقات، والبوليمرات وصناعا الزجاج الأخرى (مثل سليكاتات)، فضلا عن العديد من الأطعمة والمضافات، وسوائل الجسم (مثل الدم) وغيرها من المواد البيولوجية أو المواد الأخرى التي تنتمي إلى فئة لينة الموضوع.ويمكن وصف السوائل النيوتونية بلزوجته لمعامل واحد لدرجة حرارة معينة. على الرغم من أن سيتم تغيير هذه اللزوجة مع درجة الحرارة، لا يتغير مع معدل الإجهاد. يحمل فقط مجموعة صغيرة من السوائل مثل اللزوجة ثابتة. وتسمى فئة كبيرة من السوائل اللزوجة التي تتغير مع معدل الضغط (السرعة النسبية للتدفق) السوائل غير النيوتونية.ويشكل ريولوجيا عموما لسلوك الموائع غير النيوتونية، وصف الحد الأدنى لعدد الوظائف المطلوبة تتعلق بتشدد مع معدل التغير من سلالات أو معدلات السلالة. على سبيل المثال، صلصة الطماطم يمكن أن اللزوجة تخفيضها بالهز (أو أشكال أخرى من الانفعالات الميكانيكية، حيث يؤدي الحركة النسبية للطبقات المختلفة في المواد في الواقع الحد في اللزوجة) لكن المياه لا يمكن. صلصة الطماطم إمالة رقيق المادية، كما تسبب زيادة في السرعة النسبية انخفاضا في اللزوجة، بينما تظهر بعض المواد الأخرى غير النيوتونية السلوك المعاكس: اللزوجة الصعود مع التشوه النسبي، التي تسمى القص المواد سماكة أو ديلاتانت. منذ نشأت السير إسحاق نيوتن مفهوم اللزوجة، دراسة السوائل مع سلالة معدل اللزوجة تعتمد أيضا في كثير من الأحيان يسمى ميكانيكا الموائع النيوتونية عدم.[1]كان يسك ريولوجيا الأجل قبل Eugene جيم بينغهام، أستاذ في كلية لافاييت، في عام 1920، من اقتراح قدمه أحد الزملاء، راينر ماركوس.[2][3] المصطلح مستوحاة من قول مأثور سيمبليسيوس (غالباً ما تعزى إلى هيراكليتس)، بانتا ري، "كل شيء يتدفق" [4] [5]توصيف السلوك انسيابية المواد التجريبية المعروف رهيوميتري، على الرغم من أن ريولوجيا مصطلح كثيرا ما يستخدم مترادف مع رهيوميتري، لا سيما من جانب التجريبيون. الجوانب النظرية ريولوجيا هي العلاقة بين سلوك التدفق/التشوه للمواد وبنيتها الداخلية (مثل التوجه واستطالة من جزيئات البوليمر)، وسلوك التدفق/التشوه للمواد التي لا يمكن وصفها بواسطة ميكانيكا الموائع الكلاسيكية أو مرونة.محتويات نطاق 1 رهيولوجيست 2 فيسكولاستيسيتي 3 4 تطبيقات 4.1 مواد العلوم 4.1.1 البوليمرات 4.1.2 البوليمرات الحيوية 4.1.3 سول-جل 4.2 الجيوفيزياء 4.3 علم وظائف الأعضاء 4.4 ريولوجيا المواد الغذائية 4.5 ريولوجيا ملموسة قياس 5 6 أرقام بدون أبعاد 6.1 عدد ديبورا 6.2 عدد رينولدز 7 انظر أيضا 8 المراجع 9 وصلات خارجيةنطاقفي الممارسة العملية، تشعر ريولوجيا أساسا مع توسيع الميكانيكا الاستمرارية وصف تدفق المواد، الذي يسلك مزيجاً من السلوك مطاطا ولزج والبلاستيك بشكل صحيح الجمع بين مرونة وميكانيكا الموائع (نيوتن). ويساورها القلق أيضا مع وضع التوقعات للسلوك الميكانيكي (على مقياس الميكانيكية متوالية) على أساس المشاريع المتناهية الصغر أو نانوستروكتوري من المواد، مثل الحجم الجزيئي والهندسة المعمارية للبوليمرات في الحل أو الجسيمات حجم التوزيع في تعليق صلبة. وسوف تدفق المواد مع خصائص السائل عندما تعرض للتشديد الذي يعرف قوة كل منطقة. وهناك أنواع مختلفة من الإجهاد (مثل القص، إلتوائية، إلخ) ومواد يمكن أن تستجيب بشكل مختلف للضغوط المختلفة. الكثير من ريولوجيا النظرية تشعر بالقلق مع إشراك القوى الخارجية والعزوم مع الضغوط الداخلية والضغوط الداخلية التدرجات والسرعات.[1][6][7][8]ميكانيكا استمراريةدراسة فيزياء المواد المستمرة الميكانيكا الصلبةدراسة فيزياء المواد مستمرة مع بقية محددة بشكل. مرونةوصف المواد التي العودة إلى شكلها بقية بعد أن تتم إزالة الضغوط المطبقة.اللدونةوصف المواد التي تشوه بشكل دائم بعد تطبيق كاف الإجهاد. ريولوجيادراسة المواد مع خصائص كل من الصلبة والسوائل.ميكانيكا الموائعدراسة فيزياء المواد المستمرة التي تشوه عندما يتعرض لقوة. لا تخضع للسوائل النيوتونية-عدم إجهاد معدلات متناسبة مع إجهاد القص المطبقة.السوائل النيوتونية الخضوع لسلالة المعدلات النسبية لإجهاد القص المطبقة.ريولوجيا يوحد في ميادين لا علاقة لها على ما يبدو من اللدونة وديناميات الموائع غير النيوتونية بالاعتراف بأن المواد التي تمر بهذه الأنواع من تشوه غير قادرين على دعم من إجهاد (لا سيما القص إجهاد، نظراً لأنه من الأسهل لتحليل تشوه القص) في حالة توازن ثابتة. في هذا المعني، فيخضع صلبة اللدونة سائل، على الرغم من أن معامل اللزوجة لا يرتبط مع هذا التدفق. ريولوجيا الحبيبية يشير إلى وصف ميكانيكية متوالية للمواد الحبيبية.واحدة من المهام الرئيسية ريولوجيا تجريبيا في إرساء العلاقات بين التشوهات (أو معدلات التشوه) وتؤكد، بقياسات مناسبة، على الرغم من أن عددا من التطورات النظرية (مثل ضمان إطار الثوابت) مطلوبة أيضا قبل استخدام البيانات التجريبية. هذه التقنيات التجريبية هي المعروفة باسم رهيوميتري، وهي المعنية بالتصميم مع وظائف مادية انسيابية واضحة المعالم. ثم أن مثل هذه العلاقات قابلة للعلاج الرياضي بالأساليب المتبعة للميكانيكا الاستمرارية.وصف تدفق أو التشوه الناشئ من حقل إجهاد القص بسيط يسمى القص رهيوميتري (أو القص ريولوجيا). وتسمى دراسة تدفقات اكستينسيونال ريولوجيا اكستينسيونال. تدفقات القص أسهل بكثير دراسة، وهكذا تتوفر البيانات التجريبية أكثر بكثير لتدفقات الإمالة من أجل تدفقات اكستينسيونال.

النتائج (العربية) 2:

الريولوجيا (/ riːɒlədʒi /، من اليونانية ῥέω rhéō، "التدفق" و-λoγία، -logia، "دراسة") هو دراسة تدفق المسألة، في المقام الأول في حالة سائلة، ولكن أيضا باسم 'المواد الصلبة الناعمة "أو المواد الصلبة في ظل الظروف التي تستجيب مع تدفق البلاستيك بدلا من تشويه مطاطيا ردا على القوة المستخدمة. [1] وهو ينطبق على المواد التي لها المجهرية المعقدة، مثل الطين والحمأة، ومعلقات، والبوليمرات وغيرها من صانعي الزجاج (على سبيل المثال، السيليكات )، فضلا عن العديد من الأطعمة والمواد المضافة، سوائل الجسم (مثل الدم) وغيرها من المواد البيولوجية أو غيرها من المواد التي تنتمي إلى فئة من المواد الناعمة. يمكن وصف نيوتن السوائل عن طريق معامل واحد من اللزوجة لدرجة حرارة معينة. على الرغم من أن هذه اللزوجة سوف تتغير مع درجة الحرارة، وأنها لا تتغير مع معدل الإجهاد. فقط مجموعة صغيرة من السوائل تظهر مثل هذه اللزوجة ثابتة. ويطلق على فئة كبيرة من السوائل التي تغير اللزوجة مع معدل سلالة (السرعة النسبية للتدفق) السوائل غير النيوتونية. ريولوجيا حسابات عامة للسلوك السوائل غير النيوتونية، من خلال تميز الحد الأدنى لعدد الوظائف التي تحتاج إلى ربط ويؤكد مع معدل تغير السلالات أو معدلات التوتر. على سبيل المثال، يمكن أن يكون الكاتشب خفض اللزوجة عن طريق هز (أو الأشكال الأخرى من التحريض الميكانيكي، حيث الحركة النسبية للطبقات مختلفة من المواد الدهنية يسبب بالفعل خفض اللزوجة) ولكن المياه لا يمكن. الكاتشب هو مادة ترقق القص، وزيادة في السرعة النسبية تسببت في انخفاض في اللزوجة، في حين تشير بعض المواد غير نيوتن أخرى سلوك المعاكس: اللزوجة الصعود مع تشوه نسبي، والتي تسمى سماكة القص أو المواد dilatant. منذ السير اسحق نيوتن نشأت مفهوم اللزوجة، وأيضا غالبا ما تسمى دراسة السوائل مع معدل سلالة اللزوجة تعتمد ميكانيكا السوائل غير النيوتونية. [1] وقد صاغ هذا المصطلح من قبل الريولوجيا يوجين C. بينغهام، وهو أستاذ في كلية لافاييت، في 1920، من على اقتراح من زميل له، ماركوس راينر. [2] [3] وقد استلهم هذا المصطلح من قبل حكمة من سمبليسوس (غالبا ما تنسب إلى هيراقليطس)، بانتا rhei، "كل شيء يتدفق" [4] [5] ووصف تجريبي سلوك المواد في الانسيابية يعرف rheometry، على الرغم من أن الريولوجيا مصطلح كثيرا ما يستخدم بشكل مترادف مع rheometry، وخاصة من قبل التجريبيون. الجوانب النظرية لالريولوجيا هي علاقة سلوك التدفق / تشوه المادية وهيكلها الداخلي (على سبيل المثال، والتوجيه واستطالة من جزيئات البوليمر)، وسلوك التدفق / التشوه من المواد التي لا يمكن وصفها ميكانيكا السوائل الكلاسيكية أو مرونة. محتويات 1 نطاق 2 Rheologist زوجة مطاطيه 3 4 تطبيقات علوم المواد 4.1 4.1.1 البوليمرات البوليمرات الحيوية 4.1.2 4.1.3 سول-جل 4.2 الجيوفيزياء 4.3 الفسيولوجيا 4.4 الغذاء الريولوجيا 4.5 الريولوجيا الخرسانة قياس 5 6 أرقام أبعاد 6.1 ديبورا رقم 6.2 رينولدز رقم 7 انظر أيضا 8 المراجع 9 وصلات خارجية النطاق في الممارسة العملية، الريولوجيا قلقة بشكل أساسي مع الميكانيكا متصلة تمتد لوصف تدفق المواد، التي يسلك مزيجا من سلوك مرن، لزج والبلاستيك من خلال الجمع بين صحيح مرونة والميكانيكا (نيوتن) السائل. ويساورها القلق أيضا أنه مع إنشاء التوقعات للسلوك الميكانيكي (على مقياس الميكانيكية متصلة) على أساس البنية النانوية المتناهية الصغر أو المواد، مثل الحجم الجزيئي والهندسة المعمارية للبوليمرات في حل أو توزيع حجم الجسيمات في تعليق متين. سوف مواد ذات خصائص السوائل تتدفق عندما تتعرض لإجهاد الذي يعرف بأنه القوة في المنطقة. هناك أنواع مختلفة من الإجهاد (مثل القص، التوائية، الخ) والمواد يمكن أن تستجيب بشكل مختلف للضغوط مختلفة. ويساور الكثير من الريولوجيا النظري مع ربط قوى خارجية وعزم الدوران مع الضغوط الداخلية والتدرجات سلالة الداخلية والسرعات. [1] [6] [7] [8] ميكانيكا الأوساط المتصلة دراسة فيزياء المواد الصلبة مستمرة الميكانيكا ودراسة فيزياء المواد متواصلة مع شكل راحة محددة. مرونة يصف المواد التي ترجع إلى شكلها راحة بعد إزالة الضغوط التطبيقية. اللدونة يصف المواد التي تشوه دائم بعد الإجهاد التطبيقية كافية. الريولوجيا دراسة المواد مع كل الخصائص الصلبة والسوائل. ميكانيكا الموائع دراسة فيزياء المواد المستمرة التي تشوه عندما تتعرض لقوة. السوائل غير النيوتونية لا يخضع معدلات سلالة يتناسب مع إجهاد القص المطبقة. سوائل نيوتن تخضع معدلات سلالة يتناسب مع إجهاد القص المطبقة. ريولوجيا يوحد مجالات لا علاقة لها على ما يبدو من ليونة وغير النيوتونية ديناميكيات السوائل من خلال الاعتراف بأن المواد تخضع هذه الأنواع من تشوه غير قادرين على دعم الإجهاد (خاصة لإجهاد القص، لأنه من الأسهل لتحليل القص تشوه) في حالة توازن ثابت. في هذا المعنى، وهو تشوه البلاستيك الصلب خضوعه هو السائل، على الرغم من أن يرتبط أي معامل اللزوجة مع هذا التدفق. يشير الريولوجيا محبب إلى وصف ميكانيكي متصلة من المواد الحبيبية. واحدة من المهام الرئيسية للالريولوجيا هو إقامة تجريبيا العلاقات بين التشوهات (أو معدلات التشوه) والضغوط، من خلال القياسات الكافية، رغم أن عددا من التطورات النظرية (مثل ضمان ويلزم أيضا الثوابت الإطار) قبل استخدام البيانات التجريبية. وتعرف هذه التقنيات التجريبية كما rheometry والمعنية مع تحديد وظائف المواد الريولوجية واضحة المعالم. هذه العلاقات هي ثم قابلة للعلاج الرياضية من خلال الطرق المتبعة في الميكانيكا الاستمرارية. ويطلق على توصيف التدفق أو تشوه تنشأ من حقل إجهاد القص البسيط rheometry القص (القص أو الريولوجيا). وتسمى دراسة التدفقات الممتدة الريولوجيا الامتدادية. التدفقات القص هي أسهل بكثير للدراسة وهناك بيانات أكثر بكثير مما التجريبية متوفرة للتدفقات القص من لتدفقات الممتدة.