1. Dokuz Eylül Üniversitesi
Dokuz Eylül Üniversitesi
Dokuz Eylül Üniversitesi
Dokuz Eylül Üniversitesi
İnşaat Mühendisliği Bölümü
İnşaat Mühendisliği Bölümü
İnşaat Mühendisliği Bölümü
İnşaat Mühendisliği Bölümü
YAPI MALZEMESİ
YAPI MALZEMESİ
YAPI MALZEMESİ
YAPI MALZEMESİ -
-
-
- I
I
I
I
1
1
1
1
7. Gerilme, şekil değişimi ve zaman ilişkileri
7. Gerilme, şekil değişimi ve zaman ilişkileri
7. Gerilme, şekil değişimi ve zaman ilişkileri
7. Gerilme, şekil değişimi ve zaman ilişkileri
7
7
7
7.
.
.
.1
1
1
1.
.
.
. Reoloji
Reoloji
Reoloji
Reoloji
7
7
7
7.
.
.
.2
2
2
2.
.
.
. Viskoelastisite
Viskoelastisite
Viskoelastisite
Viskoelastisite
7
7
7
7.
.
.
.3
3
3
3.
.
.
. Şekil
Şekil
Şekil
Şekil Değiştirme
Değiştirme
Değiştirme
Değiştirme Türleri
Türleri
Türleri
Türleri
7
7
7
7.
.
.
.4
4
4
4.
.
.
. Reoloji
Reoloji
Reoloji
Reoloji Modelleri
Modelleri
Modelleri
Modelleri
7
7
7
7.
.
.
.5
5
5
5.
.
.
. Cisimlerde
Cisimlerde
Cisimlerde
Cisimlerde Sünme
Sünme
Sünme
Sünme (Krip)
(Krip)
(Krip)
(Krip) Olayı
Olayı
Olayı
Olayı
7
7
7
7.
.
.
.6
6
6
6.
.
.
. Gevşeme
Gevşeme
Gevşeme
Gevşeme (Rölaksasyon)
(Rölaksasyon)
(Rölaksasyon)
(Rölaksasyon)
7
7
7
7.
.
.
.7
7
7
7.
.
.
. Sıvıların
Sıvıların
Sıvıların
Sıvıların Reolojisi
Reolojisi
Reolojisi
Reolojisi
2. 7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
Reoloji
Reoloji cisimlerin gerilme altında zamana bağlı şekil
cisimlerin gerilme altında zamana bağlı şekil
2
2
2
2
Reoloji
Reoloji cisimlerin gerilme altında zamana bağlı şekil
cisimlerin gerilme altında zamana bağlı şekil
değişimini (deformasyon) inceleyen bilim dalıdır.
değişimini (deformasyon) inceleyen bilim dalıdır.
İster katı ister sıvı olsun her malzeme gerilme altında şekil
İster katı ister sıvı olsun her malzeme gerilme altında şekil
değiştirir.
değiştirir.
3. 7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
Genel olarak katıların deformasyon ve sıvıların akış
Genel olarak katıların deformasyon ve sıvıların akış
özelliklerini belirlemek amacıyla kullanılır.
özelliklerini belirlemek amacıyla kullanılır.
4. Malzemelerin kendi ağırlığı da gerilme
Malzemelerin kendi ağırlığı da gerilme
oluşturan
oluşturan bir unsurdur.
bir unsurdur.
Bu nedenle her malzeme dış yükleme
Bu nedenle her malzeme dış yükleme
olmasa da deformasyona uğrar.
olmasa da deformasyona uğrar.
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
olmasa da deformasyona uğrar.
olmasa da deformasyona uğrar.
Fakat katı cisimler için kendi
Fakat katı cisimler için kendi
a
ağırlığından kaynaklanan
ğırlığından kaynaklanan
deformasyon miktarı ihmal
deformasyon miktarı ihmal
edilebilecek kadar küçüktür.
edilebilecek kadar küçüktür.
5. Bu
Bu olaya
olaya kanıt
kanıt olarak
olarak tarihi
tarihi binaların
binaların
camları
camları gösterilebilir
gösterilebilir.
.
10
10-
-15
15 asırlık
asırlık bina
bina camlarının
camlarının alt
alt ve
ve üst
üst
kalınlıkları
kalınlıkları ölçüldüğünde
ölçüldüğünde camların
camların alt
alt
kısımlarının
kısımlarının üste
üste göre
göre daha
daha kalın
kalın olduğu
olduğu
görülmüştür
görülmüştür.
.
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
görülmüştür
görülmüştür.
.
6. Camlarda görülen akma olayı her cisim için farklı
Camlarda görülen akma olayı her cisim için farklı
hızlarda gerçekleşmektedir.
hızlarda gerçekleşmektedir.
Şekil değişimi miktarı
Şekil değişimi miktarı;
;
cismin
cismin maruz kaldığı gerilmenin şiddetine
maruz kaldığı gerilmenin şiddetine,
,
uygulama hız ve doğrultusuna
uygulama hız ve doğrultusuna,
,
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
uygulama hız ve doğrultusuna
uygulama hız ve doğrultusuna,
,
cismin yapıldığı
cismin yapıldığı malzemenin
malzemenin viskozitesine
viskozitesine
göre değişir.
göre değişir.
7. Viskozite
Viskozite cismin akmaya karşı gösterdiği direnç olarak
cismin akmaya karşı gösterdiği direnç olarak
tanımlanabilir.
tanımlanabilir.
Örneğin, bal suya kıyasla çok daha zor akar, diğer bir
Örneğin, bal suya kıyasla çok daha zor akar, diğer bir
deyişle viskozitesi daha fazladır.
deyişle viskozitesi daha fazladır.
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
8. Cisme
Cisme uygulanan
uygulanan dış
dış kuvvet
kuvvet
kaldırıldığı
kaldırıldığı zaman
zaman cisim
cisim ilk
ilk konumuna
konumuna
geri
geri dönüyorsa
dönüyorsa,
, bu
bu davranış
davranış elastik
elastik bir
bir
davranıştır
davranıştır.
.
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
7.1 Reoloji
Viskoz
Viskoz davranış
davranış ise
ise cisme
cisme dış
dış
kuvvet
kuvvet uygulanınca
uygulanınca gösterdiği
gösterdiği
gecikmeli
gecikmeli şekil
şekil değişimi
değişimi
davranışıdır
davranışıdır.
.
9. Viskoelastisite cisimlerin
Viskoelastisite cisimlerin
ortak elastik ve viskoz
ortak elastik ve viskoz
davranışıdır.
davranışıdır.
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
Pek çok malzeme gerilmeler altında hem elastik hem de
Pek çok malzeme gerilmeler altında hem elastik hem de
viskoz davranış gösterir.
viskoz davranış gösterir.
10. Elastik
Elastik davranış
davranış zamandan
zamandan bağımsız,
bağımsız, viskoz
viskoz davranış
davranış
zamana
zamana bağl
bağlıdır
ıdır.
.
Bu
Bu nedenle
nedenle viskoelastik
viskoelastik davranış
davranış iki
iki etkinin
etkinin toplamı
toplamı
olarak
olarak zamana
zamana bağlı
bağlı bir
bir davranıştır
davranıştır.
.
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
11. Elastik
Elastik ve
ve plastik
plastik davranışlarda,
davranışlarda, yükleme
yükleme hızı
hızı ne
ne olursa
olursa
olsun
olsun cisimde
cisimde oluşan
oluşan son
son şekil
şekil değiştirmeler
değiştirmeler aynıdır
aynıdır.
.
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
11
11
11
11
12. Buna
Buna karşın
karşın viskoelastik
viskoelastik bir
bir cisimde
cisimde yavaş
yavaş yükleme
yükleme sonucu
sonucu
oluşan
oluşan şekil
şekil değiştirme,
değiştirme, hızlı
hızlı yüklemenin
yüklemenin oluşturduğundan
oluşturduğundan
daha
daha büyüktür
büyüktür
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
12
12
12
12
13. 1678
1678 yılında
yılında Robert
Robert Hooke
Hooke katıların
katıların reolojik
reolojik özelliklerini
özelliklerini modelleme
modelleme
amacıyla
amacıyla yazdığı
yazdığı “Elastisite
“Elastisite Teorisi”
Teorisi” adlı
adlı kitabında
kitabında bir
bir yayda
yayda oluşan
oluşan
şekil
şekil değişimi
değişimi ile
ile yaya
yaya etkiyen
etkiyen gerilme
gerilme arasında
arasında doğrusal
doğrusal bağıntı
bağıntı
olduğunu,
olduğunu, yayın
yayın ideal
ideal elastik
elastik olduğunu
olduğunu göstermiştir
göstermiştir.
.
Hooke Cismi
Hooke Cismi
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
Hooke Cismi
Hooke Cismi
ε
.
E
σ =
yay tam bir elastik eleman
yay tam bir elastik eleman
yay tam bir elastik eleman
yay tam bir elastik eleman
yay tam bir elastik eleman
yay tam bir elastik eleman
yay tam bir elastik eleman
yay tam bir elastik eleman
15. Isaac
Isaac Newton
Newton ise
ise 1687
1687 yılında
yılında “Principia”
“Principia” adlı
adlı
kitabında
kitabında sıvıların
sıvıların kayma
kayma gerilmesi
gerilmesi altında
altında
gecikmeli
gecikmeli şekil
şekil değişimi
değişimi gösterdiğini
gösterdiğini açıklamış
açıklamış ve
ve
tamamıyla
tamamıyla viskoz
viskoz davranış
davranış gösteren
gösteren yağ
yağ kutusu
kutusu (iç
(iç
sürtünmeli
sürtünmeli amortisör,
amortisör, sönüm
sönüm kutusu)
kutusu) ile
ile
modellemiştir
modellemiştir.
.
Newton Cismi
Newton Cismi
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
Newton cisminin
Newton cisminin
sabit gerilme
sabit gerilme
altında şekil
altında şekil
değişimi zamanla
değişimi zamanla
sürekli olarak
sürekli olarak
artar.
artar.
Newton Cismi
Newton Cismi
17. Newton cisminin sabit gerilme altında şekil değişimi zamanla
Newton cisminin sabit gerilme altında şekil değişimi zamanla
sürekli olarak artar.
sürekli olarak artar.
Newton Cismi
Newton Cismi
Gerilme kaldırılınca Newton cismi aldığı son şekil değişimini korur.
Gerilme kaldırılınca Newton cismi aldığı son şekil değişimini korur.
viskoz davranışı simgeleyen bağıntı da, normal gerilme halinde:
viskoz davranışı simgeleyen bağıntı da, normal gerilme halinde:
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
viskoz davranışı simgeleyen bağıntı da, normal gerilme halinde:
viskoz davranışı simgeleyen bağıntı da, normal gerilme halinde:
.
ε
.
µ
σ =
dt
dε
=
.
ε
18. Yaklaşık
Yaklaşık 300
300 yıldan
yıldan beri
beri Hooke
Hooke Yasası
Yasası katılar
katılar ve
ve Newton
Newton
Yasası
Yasası da
da sıvılar
sıvılar için
için uygulamada
uygulamada kullanılmıştır
kullanılmıştır.
.
19
19.
. yüzyıldan
yüzyıldan itibaren
itibaren endüstrileşme
endüstrileşme ile
ile birlikte
birlikte bilim
bilim
adamları
adamları sıvı
sıvı davranışı
davranışı gösteren
gösteren katılar
katılar ve
ve katı
katı davranışı
davranışı
gösteren
gösteren sıvılar
sıvılar keşfetmişlerdir
keşfetmişlerdir.
.
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
Üstelik
Üstelik aynı
aynı malzemenin
malzemenin farklı
farklı gerilme
gerilme düzeylerinde
düzeylerinde
Üstelik
Üstelik aynı
aynı malzemenin
malzemenin farklı
farklı gerilme
gerilme düzeylerinde
düzeylerinde
farklı
farklı davranış
davranış gösterebildiği
gösterebildiği hatta
hatta gerilmenin
gerilmenin
uygulanma
uygulanma hızının
hızının bile
bile reolojik
reolojik davranışı
davranışı değiştirdiği
değiştirdiği
görülmüştür
görülmüştür.
.
19. Örneğin yol yapımında kullanılan
Örneğin yol yapımında kullanılan
bitümlü malzemeler araçların
bitümlü malzemeler araçların
hızlı hareket ettiği en sol şeritte
hızlı hareket ettiği en sol şeritte
daha az deforme olmakta, buna
daha az deforme olmakta, buna
karşılık araçların daha yavaş
karşılık araçların daha yavaş
hareket ettiği en sağ şerit,
hareket ettiği en sağ şerit,
kavşaklar ve otobüs
kavşaklar ve otobüs
duraklarında daha fazla deforme
duraklarında daha fazla deforme
olmaktadır.
olmaktadır.
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
7.2 Viskoelastisite
Burada tekerlek yüklerinin
Burada tekerlek yüklerinin
uygulanma hızı yol malzemesinin
uygulanma hızı yol malzemesinin
reolojik davranışını değiştirmektedir.
reolojik davranışını değiştirmektedir.
Fakat en sağ şerit, kavşaklar ve
Fakat en sağ şerit, kavşaklar ve
otobüs duraklarının deforme
otobüs duraklarının deforme
olmasında buralarda ağır araçların
olmasında buralarda ağır araçların
seyretmesinin de önemli rol
seyretmesinin de önemli rol
oynadığı dikkate alınmalıdır.
oynadığı dikkate alınmalıdır.
olmaktadır.
olmaktadır.
20. Her
Her malzemenin
malzemenin yükleme
yükleme karşısında
karşısında göstereceği
göstereceği iç
iç
dirence
dirence bağlı
bağlı olarak
olarak yükleme
yükleme ve
ve yükü
yükü kaldırma
kaldırma
(boşaltma)
(boşaltma) –
– şekil
şekil değişimi
değişimi ilişkisi
ilişkisi farklı
farklı olabilir
olabilir.
.
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
21. Bir malzemenin iç direnci (deformasyonlara karşı koyması);
Bir malzemenin iç direnci (deformasyonlara karşı koyması);
katı cisimler için elastisite modülü,
katı cisimler için elastisite modülü,
sıvılar için viskozite katsayısı
sıvılar için viskozite katsayısı
ile karakterize edilebilir.
ile karakterize edilebilir.
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
22. Uygulamadaki tipik yükleme, boşaltma
Uygulamadaki tipik yükleme, boşaltma –
– şekil değiştirme türleri
şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
yük şekil değişimi
yük şekil değişimi
bağıntısının doğrusal
bağıntısının doğrusal
olduğu elastik şekil
olduğu elastik şekil
değiştirme
değiştirme:
: lineer
lineer-
-
elastik şekil değiştirme
elastik şekil değiştirme
Lineer Elastik şekil
Lineer Elastik şekil
değiştirme
değiştirme
Elastik şekil
Elastik şekil
değiştirme
değiştirme
Yükleme ve boşaltma
Yükleme ve boşaltma
eğrilerinin çakıştığı
eğrilerinin çakıştığı
şekil değiştirme
şekil değiştirme:
:
elastik şekil değiştirme
elastik şekil değiştirme
23. Uygulamadaki tipik yükleme, boşaltma
Uygulamadaki tipik yükleme, boşaltma –
– şekil değiştirme türleri
şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
Yükleme
Yükleme ve
ve boşaltma
boşaltma farklı
farklı eğriler
eğriler üzerinde
üzerinde meydana
meydana gelir,
gelir,
fakat
fakat yükleme
yükleme eğrisinin
eğrisinin başlangıcı
başlangıcı ile
ile boşaltma
boşaltma eğrisinin
eğrisinin
sonu
sonu çakışırsa
çakışırsa ve
ve ayrıca
ayrıca bu
bu eğriler
eğriler zamana
zamana bağlı
bağlı olmazsa
olmazsa bu
bu
tür
tür şekil
şekil değiştirme
değiştirme:
: iç
iç sürtünmeli
sürtünmeli elastik
elastik şekil
şekil değiştirme
değiştirme
İç sürtünmeli elastik şekil değiştirme
İç sürtünmeli elastik şekil değiştirme
24. Uygulamadaki tipik yükleme, boşaltma
Uygulamadaki tipik yükleme, boşaltma –
– şekil değiştirme türleri
şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
Yükleme
Yükleme ve
ve boşaltma
boşaltma eğrileri
eğrileri farklı
farklı olan
olan ve
ve yükleme
yükleme
başlangıcı
başlangıcı ile
ile boşaltma
boşaltma sonu
sonu çakışmayan
çakışmayan şekil
şekil değiştirme
değiştirme:
:
plastik
plastik şekil
şekil değiştirme
değiştirme
Plastik şekil değiştirme
Plastik şekil değiştirme
25. Histeresis çemberi
Histeresis çemberi
Gerilme
Gerilme –
– deformasyon
deformasyon diyagramında
diyagramında
yükleme
yükleme boşaltma
boşaltma sonucu
sonucu oluşan
oluşan
eğriler
eğriler arasında
arasında kalan
kalan alan
alan “Histeris
“Histeris
çemberi
çemberi veya
veya döngüsü
döngüsü (hysteresis
(hysteresis
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
Malzeme
Malzeme sürekli
sürekli bir
bir yükleme
yükleme boşaltmaya
boşaltmaya maruz
maruz kalırsa
kalırsa her
her
döngü
döngü sonucu
sonucu malzemede
malzemede plastik
plastik deformasyonlar
deformasyonlar artar
artar ve
ve
elastisite
elastisite modülünde
modülünde azalma
azalma meydana
meydana gelir
gelir.
.
çemberi
çemberi veya
veya döngüsü
döngüsü (hysteresis
(hysteresis
loop)”
loop)” olarak
olarak adlandırılmaktadır
adlandırılmaktadır
26. Histeresis çemberi
Histeresis çemberi
Histeris
Histeris çemberi
çemberi içinde
içinde kalan
kalan alan
alan
malzemede
malzemede yükleme
yükleme ve
ve boşaltma
boşaltma
sırasında
sırasında ısıya
ısıya dönüşerek
dönüşerek
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
kaybolan
kaybolan enerji
enerjidir
dir.
.
27. Histeresis çemberi
Histeresis çemberi
Boşaltma sonunda kalan şekil değiştirmeler zamanla sıfıra
Boşaltma sonunda kalan şekil değiştirmeler zamanla sıfıra
inerse
inerse viskoelastik şekil değiştirme
viskoelastik şekil değiştirme adını alır, ve
adını alır, ve ∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆Lv ile
Lv ile
gösterilir
gösterilir
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
viskoelastik şekil değiştirme
viskoelastik şekil değiştirme
28. Bazı hallerde boşaltma sonunda kalan şekil değiştirme
Bazı hallerde boşaltma sonunda kalan şekil değiştirme
zamanla azalmakla beraber tamamen sıfıra inmez.
zamanla azalmakla beraber tamamen sıfıra inmez.
Burada
Burada ∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆Lv viskoz şekil değiştirmenin geri dönen kısmını,
Lv viskoz şekil değiştirmenin geri dönen kısmını,
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆Lp ise kalıcı şekil değiştirmeyi göstermektedir
Lp ise kalıcı şekil değiştirmeyi göstermektedir
Histeresis çemberi
Histeresis çemberi
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
7.3 Şekil değiştirme türleri
Plastik (kalıcı) şekil değiştirme
Plastik (kalıcı) şekil değiştirme
29. 7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
Reoloji
Reoloji modelleri, b
modelleri, basit cisimlerin değişik düzenlemeleri
asit cisimlerin değişik düzenlemeleri ile
ile
elde edilmektedir.
elde edilmektedir.
Bu amaçla iki basit cisimden yararlanılmaktadır:
Bu amaçla iki basit cisimden yararlanılmaktadır:
1.
1. E
Elastik davranışı simgeleyen Hooke cismi
lastik davranışı simgeleyen Hooke cismi
29
29
29
29
2.
2. Viskoz davranışı simgeleyen yağ kutusu.
Viskoz davranışı simgeleyen yağ kutusu.
30. En önemli basit reolojik modeller bunların paralel ve seri
En önemli basit reolojik modeller bunların paralel ve seri
bağlanmaları ile elde edilir
bağlanmaları ile elde edilir
Maxwell modeli
Maxwell modeli
akışkan özelliği
akışkan özelliği
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
Kelvin Modeli
Kelvin Modeli
Maxwell Modeli
Maxwell Modeli
akışkan özelliği
akışkan özelliği
üstün cisimleri
üstün cisimleri
daha iyi,
daha iyi,
Kelvin modeli ise
Kelvin modeli ise
katı cisimleri daha
katı cisimleri daha
iyi simgeler.
iyi simgeler.
31. Maxwell modelinin veya simgelediği cismin şekil değişimi
Maxwell modelinin veya simgelediği cismin şekil değişimi
denklemi
denklemi:
:
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
Sistemin denge Koşulu:
Sistemin denge Koşulu:
2
1 ε
µ
ε
E
σ
⋅
=
⋅
=
Sistemin Uyum Koşulu:
Sistemin Uyum Koşulu:
2
1 ε
ε
ε +
=
32. 2
1 ε
ε
ε +
= İki tarafın türevi alınırsa;
İki tarafın türevi alınırsa;
2
1 ε
ε
ε
+
=
2
1 ε
µ
ε
E
σ
⋅
=
⋅
= idi. Buradan;
idi. Buradan;
σ
ε =
ve
ve
σ
ε
= Olur.
Olur.
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
µ
ε2 =
ve
ve
E
ε1
= Olur.
Olur.
İfadenin zamana göre
İfadenin zamana göre
integrali alınırsa;
integrali alınırsa;
2
1 ε
ε
ε
+
=
µ
σ
E
σ
ε +
=
⇒
t
µ
σ
E
σ
ε +
= olur.
olur.
33. t
µ
σ
E
σ
ε +
= Bu davranışın grafik üzerinde gösterimi
Bu davranışın grafik üzerinde gösterimi
Maxwell
Maxwell Modeli
Modeli
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
34. Kelvin modeli ise;
Kelvin modeli ise;
Sistemin denge Koşulu:
Sistemin denge Koşulu:
Sistemin Uyum Koşulu:
Sistemin Uyum Koşulu:
2
1 σ
σ
σ +
=
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
Kelvin Modeli
Kelvin Modeli
Uyum şartında Kelvin cismi rijid
Uyum şartında Kelvin cismi rijid
varsayıldığından, Hooke ve Newton
varsayıldığından, Hooke ve Newton
cisimlerinin aynı büyüklükte şekil
cisimlerinin aynı büyüklükte şekil
değişimi yaptığı kabul edilir.
değişimi yaptığı kabul edilir.
2
1 ε
ε
ε =
=
35. E.ε
σ1 = ε
µ
σ2
=
ve
ve
2
1 σ
σ
σ +
=
ε
E
µ
E
σ
ε
−
=
⇒
ε
µ
Eε
σ
+
=
Kelvin Modeli
Kelvin Modeli
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
ε
E
E
ε
−
=
⇒
ε
µ
Eε
σ
+
=
diferansiyel denklem çözümünden;
diferansiyel denklem çözümünden;
)
e
(1
E
σ
ε Et/µ
−
−
=
36. denklemin grafik
denklemin grafik
üzerinde gösterimi
üzerinde gösterimi
)
e
(1
E
σ
ε Et/µ
−
−
=
Kelvin Modeli
Kelvin Modeli
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
ε
ε
ε
ε∞
∞
∞
∞=0
37. Kelvin ve Maxwell modellerinin düzenleri ile viskoelastik
Kelvin ve Maxwell modellerinin düzenleri ile viskoelastik
malzemeler çok iyi simgelenebilir.
malzemeler çok iyi simgelenebilir.
3 elemanlı reolojik model betonun sünme halini oldukça iyi
3 elemanlı reolojik model betonun sünme halini oldukça iyi
temsil edebilir.
temsil edebilir.
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
7.4 Reoloji Modelleri
ε
ε
ε
ε∞
∞
∞
∞=0
38. Cisimlerde
Cisimlerde araştırılan
araştırılan dayanım
dayanım halleri
halleri kısa
kısa süreli
süreli
deneyler
deneyler ile
ile saptanan
saptanan parametrelerle
parametrelerle belirlenmektedir
belirlenmektedir.
.
Yapıdaki
Yapıdaki elemanlar
elemanlar sonsuz
sonsuz denebilecek
denebilecek bir
bir süre
süre
boyunca
boyunca kuvvetlerin
kuvvetlerin etkisi
etkisi altında
altında bulunurlar
bulunurlar.
.
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
39. 7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
Sünme
Sünme olayının
olayının etkisini
etkisini anlayabilmek
anlayabilmek için
için çok
çok sayıda
sayıda
uzun
uzun süreli
süreli deneyler
deneyler yapılmış
yapılmış olup,
olup, bu
bu uzun
uzun süreli
süreli
zorlanma
zorlanma altında
altında cisimlerin
cisimlerin çok
çok değişik
değişik mekanik
mekanik
özelliklere
özelliklere sahip
sahip olduğu
olduğu anlaşılmıştır
anlaşılmıştır.
.
39
39
39
39
40. 7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
Deney örneği belirli bir σ
Deney örneği belirli bir σ1
1 gerilmesi altında tutulup,
gerilmesi altında tutulup,
birim şekil değişimleri kaydedilirse yükün mertebesine
birim şekil değişimleri kaydedilirse yükün mertebesine
ve zamana bağlı karakteristik eğriler elde edilir
ve zamana bağlı karakteristik eğriler elde edilir
40
40
40
40
41. Sünme
Sünme olayı
olayı önemli
önemli çatlaklar
çatlaklar meydana
meydana getirebilir
getirebilir.
. Bu
Bu çatlaklar
çatlaklar
stabiliteyi
stabiliteyi etkilemese
etkilemese bile
bile yapının
yapının estetiğini
estetiğini bozabilir
bozabilir.
.
Sünme
Sünme olayının
olayının meydana
meydana getirdiği
getirdiği şekil
şekil değişimleri
değişimleri belirli
belirli bir
bir
büyüklüğü
büyüklüğü aşınca
aşınca gerek
gerek kullanım,
kullanım, gerek
gerek görünüş,
görünüş, gerekse
gerekse statik
statik
hatta
hatta emniyet
emniyet açısından
açısından bazı
bazı önemli
önemli sakıncalar
sakıncalar doğabilir
doğabilir.
.
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
42. 7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
42
42
42
42
43. Deney örneği belirli bir σ
Deney örneği belirli bir σ1
1 gerilmesi altında tutulup,
gerilmesi altında tutulup,
birim şekil değişimleri kaydedilirse yükün mertebesine
birim şekil değişimleri kaydedilirse yükün mertebesine
ve zamana bağlı karakteristik eğriler elde edilir
ve zamana bağlı karakteristik eğriler elde edilir
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
44. Malzemeye yükleme yapıldığında
Malzemeye yükleme yapıldığında
ani bir
ani bir ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
εa
a gerilmesi oluşur.
gerilmesi oluşur.
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
εa
a şekil değişiminden sonra
şekil değişiminden sonra
sünme değerleri oldukça hızlı
sünme değerleri oldukça hızlı
artar
artar (1. bölge).
(1. bölge).
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
Sonra şekil değişim artım hızlarının azaldığı
Sonra şekil değişim artım hızlarının azaldığı 2. bölge
2. bölge vardır.
vardır.
Eğer yükler yeterince büyük ise şekil değişimlerin arttığı
Eğer yükler yeterince büyük ise şekil değişimlerin arttığı 3. bölge
3. bölge
oluşur ve bu durum kırılmaya kadar gider.
oluşur ve bu durum kırılmaya kadar gider.
Şekil değişim hızının belirli bir değere varması ile ikinci kısım, diğer
Şekil değişim hızının belirli bir değere varması ile ikinci kısım, diğer
bir deyişle sünme başlar.
bir deyişle sünme başlar.
45. Yükleme düşük
Yükleme düşük
mertebelerde ise sünme
mertebelerde ise sünme
yandaki gibi zamanla azalan
yandaki gibi zamanla azalan
bir deformasyon artış hızıyla
bir deformasyon artış hızıyla
gerçekleşir
gerçekleşir
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
İkinci bölgeye
İkinci bölgeye ulaştıktan sonra geçen bir (t
ulaştıktan sonra geçen bir (t1
1) süresinde
) süresinde
meydana gelen sünme miktarı V
meydana gelen sünme miktarı V0
0 x t
x t1
1 den ibarettir.
den ibarettir.
Bu kısımda cisim belirli bir hız altında akan bir sıvıya
Bu kısımda cisim belirli bir hız altında akan bir sıvıya
benzemekte olduğundan bu tür sünmeye
benzemekte olduğundan bu tür sünmeye viskoz sünme
viskoz sünme denir.
denir.
46. Gerilmenin kaldırılması halinde cisimde derhal ani bir elastik
Gerilmenin kaldırılması halinde cisimde derhal ani bir elastik
şekil değişimi azalması ve bunu takiben gecikmeli bir şekil
şekil değişimi azalması ve bunu takiben gecikmeli bir şekil
değişimi azalması görülür.
değişimi azalması görülür.
Ancak geciken elastik şekil
Ancak geciken elastik şekil
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
Ancak geciken elastik şekil
Ancak geciken elastik şekil
değişimi sonucunda
değişimi sonucunda
cisimde
cisimde ε
εk
k kalıcı bir
kalıcı bir
(plastik) şekil değişimi
(plastik) şekil değişimi
oluşur
oluşur
Dört elemanlı model
47. Betonun zamana bağlı şekil değişimi uzun zamandır bilinen
Betonun zamana bağlı şekil değişimi uzun zamandır bilinen
bir gerçektir. 30 yıl süreli deneylerde bile betonun sünme
bir gerçektir. 30 yıl süreli deneylerde bile betonun sünme
yaptığı gözlenmiştir.
yaptığı gözlenmiştir.
Eğer
Eğer uygulanan
uygulanan gerilmeler
gerilmeler betonun
betonun kırılma
kırılma
gerilmesinden
gerilmesinden küçük
küçük büyüklüklerde
büyüklüklerde ise
ise bu
bu olayın
olayın çok
çok
önemli
önemli sakıncaları
sakıncaları olmayabilir
olmayabilir.
.
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
önemli
önemli sakıncaları
sakıncaları olmayabilir
olmayabilir.
.
48. Ancak
Ancak sünme
sünme olayının
olayının önemi
önemi kısaca
kısaca şöyle
şöyle belirtebilir
belirtebilir;
;
başlangıçta
başlangıçta (yükleme
(yükleme anında)
anında) malzeme
malzeme pratik
pratik değeri
değeri az
az olan
olan
şekil
şekil değişimi
değişimi gösterirse
gösterirse de,
de, sünme
sünme olayı
olayı sonucunda
sonucunda şekil
şekil
değişimlerinin
değişimlerinin başlangıç
başlangıç şekil
şekil değişiminin
değişiminin 3
3-
-4
4 katına
katına
ulaştığı
ulaştığı görülmüştür
görülmüştür.
.
Örneğin
Örneğin deneyler
deneyler sonucu,
sonucu, betonun
betonun etkilendiği
etkilendiği gerilme
gerilme
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
Örneğin
Örneğin deneyler
deneyler sonucu,
sonucu, betonun
betonun etkilendiği
etkilendiği gerilme
gerilme
değeri,
değeri, basınç
basınç dayanımının
dayanımının 0
0.
.70
70'ini
'ini aştığı
aştığı takdirde
takdirde,
, sünme
sünme
etkisiyle
etkisiyle belirli
belirli bir
bir süre
süre sonra
sonra betonun
betonun dayanımını
dayanımını kaybedip
kaybedip
yıkılma
yıkılma durumuna
durumuna geçebildiği
geçebildiği anlaşılmıştır
anlaşılmıştır.
.
49. 7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
49
49
49
49
Güngören 2009
Bahçelievler, 2007
50. Yapılarda
Yapılarda toplam
toplam şekil
şekil değişimlerin
değişimlerin sınırlandırılması
sınırlandırılması
şeklinde
şeklinde çeşitli
çeşitli ülkelerin
ülkelerin şartnamelerinde
şartnamelerinde hükümler
hükümler
vardır
vardır.
.
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
http://www.structure-engineer.110mb.com/casestudy/sandwichpanel/design.htm
51. 7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
Ayrıca
Ayrıca sünme,
sünme, öngerilmeli
öngerilmeli betonda
betonda önemli
önemli gerilme
gerilme
kayıplarına
kayıplarına yol
yol açabilir
açabilir.
.
51
51
51
51
52. 7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
7.5 Cisimlerde Sünme (Krip) Olayı
Bu
Bu nedenle
nedenle ilk
ilk öngerilmeli
öngerilmeli beton
beton yapılar
yapılar başarısızlığa
başarısızlığa
uğramışlardır
uğramışlardır ve
ve aynı
aynı nedenle
nedenle mukavemet
mukavemet hesaplarında
hesaplarında
sünme
sünme etkisi
etkisi gözönüne
gözönüne alınır
alınır.
.
52
52
52
52
53. Rölaksasyon
Rölaksasyon olayında
olayında şekil
şekil değişiminin
değişiminin sabit
sabit tutulması
tutulması
halinde
halinde uygulanan
uygulanan gerilmenin
gerilmenin nasıl
nasıl değiştiği
değiştiği incelenir
incelenir.
.
7.6 Gevşeme (Rölaksasyon)
7.6 Gevşeme (Rölaksasyon)
7.6 Gevşeme (Rölaksasyon)
7.6 Gevşeme (Rölaksasyon)
54. Cisme herhangi bir P
Cisme herhangi bir P0
0 kuvveti uygulanıp, ε
kuvveti uygulanıp, ε0
0 büyüklüğünde
büyüklüğünde
bir şekil değişimi verilsin.
bir şekil değişimi verilsin.
Bu şekil değişimi sabit tutulursa, gerilmeler zamanla azalır
Bu şekil değişimi sabit tutulursa, gerilmeler zamanla azalır.
.
Aslında uygulanan kuvvet
Aslında uygulanan kuvvet
7.6 Gevşeme (Rölaksasyon)
7.6 Gevşeme (Rölaksasyon)
7.6 Gevşeme (Rölaksasyon)
7.6 Gevşeme (Rölaksasyon)
Aslında uygulanan kuvvet
Aslında uygulanan kuvvet
herhangi bir şekilde
herhangi bir şekilde
azalmaz ise cisim
azalmaz ise cisim
uzamaya devam eder, bu
uzamaya devam eder, bu
uzama devam etmediğine
uzama devam etmediğine
göre, uygulanan
göre, uygulanan
gerilmenin zamanla
gerilmenin zamanla
azalacağı açıktır.
azalacağı açıktır.
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε0
0
0
0
0
0
0
0
55. Gevşeme
Gevşeme olayı
olayı özellikle
özellikle çelik
çelik
yapıların
yapıların bulon
bulon ve
ve perçinli
perçinli
birleşimlerinde
birleşimlerinde ara
ara sıra
sıra
görülen
görülen gevşekliklerde
gevşekliklerde ve
ve ön
ön
gerilmeli
gerilmeli beton
beton çeliklerinin
çeliklerinin
uzaması
uzaması olaylarında
olaylarında kendini
kendini
gösterir
gösterir.
.
7.6 Gevşeme (Rölaksasyon)
7.6 Gevşeme (Rölaksasyon)
7.6 Gevşeme (Rölaksasyon)
7.6 Gevşeme (Rölaksasyon)
gösterir
gösterir.
.
Benzer
Benzer şekilde
şekilde motor
motor silindir
silindir
kapaklarını
kapaklarını sıkan
sıkan civatalar
civatalar yeterli
yeterli ön
ön
gerilme
gerilme ile
ile sıkılmazlar
sıkılmazlar ise
ise zamanla
zamanla
gevşerler
gevşerler.
.
56. ÖRNEK:
Genel bünye denklemi aşağıdaki gibi verilen reolojik cisim bir
yapı malzemesinin modeli olarak alınmaktadır. Bu malzemeden
yapılmış 15 cm çaplı 30 cm yükseklikli bir silindir örneği
üzerinde yapılan sünme deneyinde cisme 8,75 tonluk basınç
kuvveti uygulanınca silindirde ani olarak 5,9x10-3 cm’ lik boy
kısalması ölçülmüştür. Gerilmenin uygulanmasına 60 gün
devam edilince cismin yaptığı toplam kısalma 6,1x10-3 cm
ÖRNEK-R1 (Maxwell modeli, sünme deneyi)
Örnek sorular
Örnek sorular
Örnek sorular
Örnek sorular
56
56
56
56
devam edilince cismin yaptığı toplam kısalma 6,1x10-3 cm
değerini almaktadır. Buna göre
A-) Cismin ani elastisite modulünü bulunuz.
B-) Cismin σ=40 kgf/cm2 lik bir gerilme altında 360 gün
sonunda yapacağı toplam şekil değiştirme nedir?
(Bünye denklemi: )
57. ÖRNEK:
Hooke cisminin Kelvin cismiyle seri halinde birleşmesi ile oluşan
cisim, betonun reolojik modeli olarak alınmaktadır. 15 cm çaplı,
30 cm yükseklikli beton silindire 10,5 ton basınç kuvveti
uygulanınca örneğin boyunda 6x10-3 cm kısalma oluşmaktadır.
Gerilmenin uygulanmasına 60 gün devam edilince toplam
kısalma 8x10-3 cm değerine ulaşmaktadır.
ÖRNEK-R2 (3 elemanlı model, sünme)
57
57
57
57
kısalma 8x10-3 cm değerine ulaşmaktadır.
A-) Cismin 90 kg/cm2 basınç gerilmesi altında 250 gün sonunda
ulaşacağı toplam şekil değişimini hesaplayınız.
B-) 250 Gün sonunda gerilme kaldırılmaktadır. Yük
kaldırıldıktan 450 gün sonra şekil değişimi hangi değeri alır?
C-) Sonsuz süre içinde toplam şekil değişimi ne olur?
VARSAYIM: Bağımsız Hooke cisminin elastisite modülü, Kelvin cismindekinin 1,5 katıdır.
58. Betonun reolojik modeli.
(Kelvin sistemindeki yay için E2 , Kelvin sistemine seri bağlı yay için E1 dir.)
1
ÖRNEK-R2 (3 elemanlı model, sünme)
58
58
58
58
2
59. ÖRNEK:
Deneyler sonucu elastisite modülü 1,8x104 kgf/mm2 olarak
saptanmış , 16 mm çaplı bir metal çubuk 3 tonluk bir çekme
kuvveti etkisinde bırakılmıştır. Bu çekme kuvvetini sağlayan
uzama miktarı sabit tutulursa 30 gün sonra uygulanan kuvvet
2,85 tona düşmektedir. Uzamanın bir yıl sabit tutulması halinde
kuvvet kaç tona düşecektir?
ÖRNEK-R3 (Maxwell modeli, gevşeme)
59
59
59
59
kuvvet kaç tona düşecektir?
(Not: Malzemenin reolojik modeli Maxwell Cismi olarak
alınacaktır.)
t
0
E
e
σ σ
− ×
µ
=
60. 7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
Sıvılar kayma gerilmesine
Sıvılar kayma gerilmesine
maruz kaldıklarında akışa
maruz kaldıklarında akışa
geçerler.
geçerler.
Viskozite sıvıların akış özelliklerinin belirlenmesinde
Viskozite sıvıların akış özelliklerinin belirlenmesinde
kullanılan en önemli parametredir.
kullanılan en önemli parametredir.
60
60
60
60
61. Viskozite bir akışkanın şekil
Viskozite bir akışkanın şekil-
-biçim değişikliğine ya da
biçim değişikliğine ya da
katmanlarının birbirine göre bağıl hareketine karşı direncidir.
katmanlarının birbirine göre bağıl hareketine karşı direncidir.
Bu özellik tüm akışkanlarda değişik düzeylerde görülür.
Bu özellik tüm akışkanlarda değişik düzeylerde görülür.
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
Genellikle herhangi bir akış esnasında
akışkanın tabakaları farklı hızlarda
hareket ederler ve akışkanın
akışkanın tabakaları farklı hızlarda
hareket ederler ve akışkanın
akmazlığı, uygulanan kuvvete karşı
direnç gösteren tabakalar arasındaki
yüzey gerilimlerinden dolayı ortaya
çıkar.
Isaac Newton'un öne sürdüğü üzere,
laminer ve paralel bir akışta,
tabakalar arasındaki yüzey gerilimi (τ)
bu tabakalara dik yöndeki hız
gradyeni (dv/dx) ile orantılıdır
62. Akışkan molekülleri birbirini çekerek birbirlerine göre
Akışkan molekülleri birbirini çekerek birbirlerine göre
farklı ve bağıl hızlar kazanmalarını engellemeye çalışır.
farklı ve bağıl hızlar kazanmalarını engellemeye çalışır.
Çekim
Çekim güçlüyse
güçlüyse viskozite
viskozite yüksek,
yüksek, zayıfsa
zayıfsa viskozite
viskozite
düşük
düşük olur
olur.
.
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
63. 7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
Genel
Genel olarak
olarak sıvıların
sıvıların viskozitesi
viskozitesi sıcaklıkla
sıcaklıkla
azalır,
azalır, yani
yani sıcaklık
sıcaklık yükseldikçe
yükseldikçe sıvılar
sıvılar daha
daha
kolay
kolay akarlar,
akarlar, daha
daha akışkan
akışkan olurlar
olurlar.
.
Boşluk (hole) teorisine göre bir sıvı içerisinde boşluklar bulunmaktadır
ve moleküller sürekli boşluklara doğru hareket ederler. Bu olay akışa
izin verir, fakat bir molekülün bir boşluğa taşınması bir aktivasyon
enerjisine ihtiyaç duyduğundan enerji gerektirir. Yüksek sıcaklıklarda
aktivasyon enerjisi daha kolay temin edileceğinden sıcaklık yükseldikçe
sıvı daha kolay akar.
Diğer yandan artan basınçla bir sıvının
viskozitesi artar, çünkü basıncın
63
63
63
63
Bu tip bir davranışa asfalt malzemesinde rastlanır.
Bu tip bir davranışa asfalt malzemesinde rastlanır.
viskozitesi artar, çünkü basıncın
arttırılması sıvı içerisindeki boşluk sayısını
azaltır ve bunun sonucu moleküllerin
hareketi zorlaşır.
64. Sıvıların viskozitesinin belirlenmesinde viskozite
Sıvıların viskozitesinin belirlenmesinde viskozite
katsayısı (
katsayısı (η
η
η
η
η
η
η
η) kullanılmaktadır.
) kullanılmaktadır.
Viskozite katsayısı Newtonyen sıvılar için aşağıdaki
Viskozite katsayısı Newtonyen sıvılar için aşağıdaki
formülle belirlenir.
formülle belirlenir.
γ
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
dt
dγ
η
τ =
Dökme, püskürtme, karıştırma gibi etkiler sıvılarda
Dökme, püskürtme, karıştırma gibi etkiler sıvılarda
kayma gerilmesi yaratır.
kayma gerilmesi yaratır.
γ
γ
γ
γ : Shear strain
65. 7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
Örneğin oda sıcaklığında
Örneğin oda sıcaklığında
havanın viskozitesi 10
havanın viskozitesi 10-
-5
5 Pa.s,
Pa.s,
suyun 10
suyun 10-
-3
3 Pa.s,
Pa.s,
Viskozite katsayısı
Viskozite katsayısı
Birimi paskal.saniye’dir (1Pa.s = 1N.s/m
Birimi paskal.saniye’dir (1Pa.s = 1N.s/m2
2).
).
65
65
65
65
suyun 10
suyun 10-
-3
3 Pa.s,
Pa.s,
reçine ve sakızların
reçine ve sakızların 10
102
2, 10
, 108
8 Pa.s,
Pa.s,
asfaltın ve bazı plastiklerin 10
asfaltın ve bazı plastiklerin 104
4 ve 10
ve 1011
11 Pa.s
Pa.s
ve camların 10
ve camların 1011
11 ve 10
ve 1019
19 Pa.s
Pa.s
mertebesindedir.
mertebesindedir.
66. Örneğin su Newtonyen bir sıvıdır.
Örneğin su Newtonyen bir sıvıdır.
Sıvıya
Sıvıya uygulanan
uygulanan kayma
kayma gerilmesi
gerilmesi (
(τ
τ
τ
τ
τ
τ
τ
τ)
) ile
ile
deformasyonun
deformasyonun oluşum
oluşum hızı
hızı (
(γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ)
) doğru
doğru orantılıysa
orantılıysa bir
bir
başka
başka deyişle,
deyişle, viskozitesi
viskozitesi değişmiyorsa
değişmiyorsa bu
bu sıvıya
sıvıya
Newtonyen
Newtonyen sıvı
sıvı adı
adı verilir
verilir.
.
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
Örneğin su Newtonyen bir sıvıdır.
Örneğin su Newtonyen bir sıvıdır.
Sıvıların
Sıvıların çoğu
çoğu Newtonyen
Newtonyen davranış
davranış göstermez
göstermez (Özellikle
(Özellikle
katı
katı parçacık
parçacık konsantrasyonu
konsantrasyonu yüksek
yüksek süspansiyonlar,
süspansiyonlar,
polimer
polimer çözeltileri)
çözeltileri).
.
Newtonyen
Newtonyen olmayan
olmayan sıvılarda
sıvılarda kayma
kayma gerilmesi
gerilmesi ile
ile
deformasyonun
deformasyonun oluşum
oluşum hızı
hızı arasında
arasında doğrusal
doğrusal bir
bir ilişki
ilişki
yoktur
yoktur.
.
67. Newtonyen olmayan sıvıların reolojik davranışları
Newtonyen olmayan sıvıların reolojik davranışları
aşağıdaki
aşağıdaki gibi gruplandırı
gibi gruplandırılı
lır.
r.
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
68. Sıvıya
Sıvıya etkiyen
etkiyen kayma
kayma gerilmesi
gerilmesi arttıkça
arttıkça sıvının
sıvının
viskozitesi
viskozitesi düşmektedir
düşmektedir.
.
Psödoplastik
Psödoplastik (yalancı
(yalancı plastik)
plastik) davranış
davranış:
:
Yani
Yani düşük
düşük gerilmeler
gerilmeler altında
altında plastik,
plastik, yüksek
yüksek gerilme
gerilme
kuvvetleri
kuvvetleri altında
altında viskoz
viskoz davranış
davranış gösterir
gösterir
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
kuvvetleri
kuvvetleri altında
altında viskoz
viskoz davranış
davranış gösterir
gösterir
Boya,
Boya, emülsiyon
emülsiyon ve
ve çözücüler
çözücüler bu
bu gruba
gruba girer
girer.
.
Psödoplastik davranış
(deformasyon yumuşaması)
69. Bu tür sıvılarda deformasyon hızındaki artışla
Bu tür sıvılarda deformasyon hızındaki artışla
viskozitede de artış meydana gelir.
viskozitede de artış meydana gelir.
Dilatant davranış:
Dilatant davranış:
Psödoplastik davranışa göre daha seyrek görülür
Psödoplastik davranışa göre daha seyrek görülür
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
Özellikle kil, şeker çözeltileri, mısır nişastası su
Özellikle kil, şeker çözeltileri, mısır nişastası su
karışımı, su
karışımı, su-
-kum karışımı gibi süspansiyonlar dilatant
kum karışımı gibi süspansiyonlar dilatant
özellik gösterir.
özellik gösterir.
% 50 konsantrasyonda veya daha
% 50 konsantrasyonda veya daha
% 50 konsantrasyonda veya daha
% 50 konsantrasyonda veya daha
fazla defloküle katı partikülleri
fazla defloküle katı partikülleri
fazla defloküle katı partikülleri
fazla defloküle katı partikülleri
içeren süspansiyonlarda görülür.
içeren süspansiyonlarda görülür.
içeren süspansiyonlarda görülür.
içeren süspansiyonlarda görülür.
74. Bu
Bu tip
tip sıvılar
sıvılar statik
statik yükler
yükler altında
altında katı
katı madde
madde gibi
gibi davranırlar
davranırlar.
.
Plastik davranış:
Plastik davranış:
Belli
Belli bir
bir kayma
kayma gerilmesi
gerilmesi uygulandığında
uygulandığında harekete
harekete geçer
geçer ve
ve
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
Belli
Belli bir
bir kayma
kayma gerilmesi
gerilmesi uygulandığında
uygulandığında harekete
harekete geçer
geçer ve
ve
akışkanlık
akışkanlık kazanırlar
kazanırlar.
.
Sıvıyı
Sıvıyı durgun
durgun halden
halden akıcı
akıcı
hale
hale geçirmek
geçirmek için
için gerekli
gerekli
minimum
minimum kuvvete
kuvvete eşik
eşik
değeri
değeri (eşik
(eşik kayma
kayma
gerilmesi)
gerilmesi) denir
denir.
.
75. Plastik davranış:
Plastik davranış:
Plastik
Plastik davranışa
davranışa tipik
tipik örnek
örnek
olarak
olarak ketça
ketçap
p veya
veya mayonez
mayonez
verilebilir
verilebilir.
.
Ketçap
Ketçap şişeyi
şişeyi sallamadan
sallamadan
akışa
akışa geçmez
geçmez ama
ama akışa
akışa
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
akışa
akışa geçmez
geçmez ama
ama akışa
akışa
geçtikten
geçtikten sonra
sonra sallamaya
sallamaya
devam
devam etmeniz
etmeniz gerekmez
gerekmez.
.
mayonez
76. Çimento hamuru ve taze beton da plastik sıvı tanımına
Çimento hamuru ve taze beton da plastik sıvı tanımına
Çimento hamuru ve taze beton da plastik sıvı tanımına
Çimento hamuru ve taze beton da plastik sıvı tanımına
Çimento hamuru ve taze beton da plastik sıvı tanımına
Çimento hamuru ve taze beton da plastik sıvı tanımına
Çimento hamuru ve taze beton da plastik sıvı tanımına
Çimento hamuru ve taze beton da plastik sıvı tanımına
uymaktadır.
uymaktadır.
uymaktadır.
uymaktadır.
uymaktadır.
uymaktadır.
uymaktadır.
uymaktadır.
Plastik davranış:
Plastik davranış:
Plastik davranış:
Plastik davranış:
Plastik davranış:
Plastik davranış:
Plastik davranış:
Plastik davranış:
Taze betonu reolojik açıdan temsil eden en uygun model
Taze betonu reolojik açıdan temsil eden en uygun model
Taze betonu reolojik açıdan temsil eden en uygun model
Taze betonu reolojik açıdan temsil eden en uygun model
Taze betonu reolojik açıdan temsil eden en uygun model
Taze betonu reolojik açıdan temsil eden en uygun model
Taze betonu reolojik açıdan temsil eden en uygun model
Taze betonu reolojik açıdan temsil eden en uygun model
Bingham Modelidir
Bingham Modelidir
Bingham Modelidir
Bingham Modelidir
Bingham Modelidir
Bingham Modelidir
Bingham Modelidir
Bingham Modelidir.
.
.
.
.
.
.
.
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
77. Zamana
Zamana bağlı
bağlı olarak
olarak akış
akış özelliğinin
özelliğinin değişmesidir
değişmesidir.
. Tiksotropik
Tiksotropik
davranış
davranış gösteren
gösteren sıvılarda
sıvılarda viskozite
viskozite sabit
sabit bir
bir deformasyon
deformasyon hızında
hızında
(karıştırma
(karıştırma hızı)
hızı) zamanla
zamanla düşmektedir
düşmektedir
Tiksotropik
Tiksotropik davranış:
davranış:
Taze
Taze beton,
beton, gres
gres yağı,
yağı, ağır
ağır mürekkepler
mürekkepler tiksotropik
tiksotropik özellik
özellik gösterir
gösterir.
.
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
Tiksotropide gerilim ile viskozluğun geri dönüşümlü (reversibl) olarak
azaldığı görülmektedir. Gerilim kalkınca zamanla eski haline dönerler.
azaldığı görülmektedir. Gerilim kalkınca zamanla eski haline dönerler.
Tiksotropi ayrı bir akış tipi değil, ancak mevcut akış tiplerinin zamana
bağlı yapısal değişimi olarak kabul edilir
78. Tiksotropik davranışın aksine sabit bir deformasyon hızında
Tiksotropik davranışın aksine sabit bir deformasyon hızında
viskozite zamanla artmaktadır
viskozite zamanla artmaktadır
Reopektik davranış:
Reopektik davranış:
Tiksotropik
Tiksotropik davranışa
davranışa göre
göre çok
çok daha
daha ender
ender rastlanan
rastlanan bir
bir
durumdur
durumdur.
.
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
durumdur
durumdur.
.
79. A
Açıklanan
çıklanan farklı
farklı reolojik
reolojik davranışların
davranışların
birkaçı
birkaçı birden
birden tek
tek bir
bir malzemede
malzemede farklı
farklı
gerilme
gerilme mertebelerinde
mertebelerinde ve
ve farklı
farklı
karıştırma
karıştırma sürelerinde
sürelerinde görülebilir
görülebilir.
.
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
7.7 Sıvıların reolojisi
Ayrıca
Ayrıca sıcaklık
sıcaklık değişiminin
değişiminin malzeme
malzeme
reolojisinde
reolojisinde yaptığı
yaptığı değişikliklere
değişikliklere
değinilmemiştir
değinilmemiştir.
.