 |
|
Кривые кинетики деформации.
Для определения упругости пластично-вязких свойств пищевых применяется эксперимент, определение семейства кривых в зависимости от деформации сдвига (E) от времени (t) полученном при постоянном напряжении сдвига (τ = const).
1. Ползучесть – постепенное нарастание во времени деформации при постоянном напряжении.
При τ > τт появляется остаточная деформация, которая после завершения упругого последствия приводит к установившемуся течению.
Если τ < τт испытание проводят в области упругих обратимых деформаций. Кривые кинетики деформации при постоянных напряжениях (τ = const) представлены графики, изображения функциональной зависимости E=f (τ,t) и они имеют вид:
Гр - 3
Для получения кривых использованы следующие методы:
1) тангенциального смещения пластины на приборах Вейлера – Ребиндера или прибора Толстого.
2) ротационной вискозиметрии на приборе Р В-8 Волбровича
3) метод Савича между двумя параллельными пластинами на наклонной поверхности, метод Б.А. Николаева.
Рисунок – кривая кинетики деформации при условии нагружения системы
τ < τт т.е. в области упругих обратимых деформаций. Если к образцу приложено напряжение, а именно τ < τт (т.е. при очень малых нагрузках при разрушении деформации будет происходить следующим образом:
1) при мгновенном приложении напряжения возникает условно мгновенная упругая деформация. Еу (истинно упругая деформация) которая определяется как:
Eу = G / E1
где E1 - модуль условно упругой деформации коэффициент пропорциональности, характеризующий степень тела к сопротивлению изменение формы.
E1 = G / Eу , Н/м2. (Па)
Eу – это деформация не имеющая размера так как является относительной величиной.
2) дальнейшее приложение нагрузки приводит к появлению упруго-пластичной деформации, деформация упругого последствия.
Приложим участок АВ – упругость последствия, то есть когда одновременно развивается упругость и пластическая (эластичная) деформации.
Еуэ = Еmax – Еу
Е2 = G / Еmax – Еу
Кривая АВ max достигнутая деформация, при которой действующее на образец напряжения уравновешенной внутреннему сопротивлению его структуры.
Е2 – модуль упругой деформации
E1 , Е2 – характеризуют упругую и пластичную деформацию, т.е. структурно-механические свойства материала (СМС)
До момента пока структура материала ведёт себя как твёрдое вещество (твёрдое тело).
4) после снятия нагрузки G исчезает Еу мгновенно упругой деформации.
А затем с течением времени исчезает и упруго-эластичная деформация Е упр. эластичная, которая совпадает с релаксацией этого материала. Упруго-эластичная деформация не подчиняется закону Гука и зависит от напряжения G в течении времени определяется уравнением:
G = ηуэ * (dEуэ / dt)
ηуэ = G / (dEуэ / dt) (1)
ηуэ – упругая эластичность. Называется упругая эластичная вязкость или вязкость неразрешенной структуры материала системы пока структура ведёт себя как твёрдо-упругое тело.
(1) – показывает, что деформация упруго-эластичная зависит от скорости деформации определяемым напряжением G, а так же от природных свойств материала (модуля Е2 ).
Такие зависимости G как функция времени может быть получены для студней белков, крахмала, свойства упруго-эластичные (высоко эластичные) играют большую роль при брожении опары, теста, разделки, выпечки, они способствуют образованию и сохранению его пенообразной структуры, но в то же время препятствуют правильному (точному) делению теста на куски, сохранения формы или рисунка при формировании изделия в этом случае, упруго-эластичные свойства снижают например: многократной механической обработкой, добавлением улучшителей, использование отлёжки теста и др.методами.
Рассмотрим кинетику деформации при r > rт , т.е. при напряжениях выше предела текучести, когда появляется пластическое течение материала.
Гр - 4
В этом случае развитие деформации происходит следующим образом:
1) возникает условие мгновенной деформации Еу
2) появление упругой эластичной деформации (кривая АВ прямолинейна, которая объясняется явлением упругого последствия)
3) Через определённое время устанавливается прямолинейная зависимость, участок ВС отвечающий пластическому не обработанному течению, на участке ВС деформация нарастает с постоянной скоростью, которая характеризуется
tga = dE / dt = G – Gт / ηпл
Где Gт - условие градиентной текучести
ηпл - вязкость пластичного течения, которое определяется ηпл = G - Gт / (dE / dt)
при Gт = 0 пластичная вязкость будет Ньютоновской вязкостью или вязкостью
разрушенной структуры, т.о. будет вязкое течение.
Период релаксации внутренних напряжений определяет вид, величину деформации теста в процессе его механической и технологической обработки, при изменении низкой периодичной релаксации. Это способствует проявлению в тесте свойств пластичности,
текучести. Такое тесто быстро теряет форму и быстро деформируется.
Не продолжительный период релаксации сохраняет и даже увеличивает внутреннее напряжение. Такое тесто проявляет более упругие свойства, (иногда трудно формируется изделие). Т.о. показатель времени релаксации влияет на развитие и сохранение формы
тестовой заготовки и объёмного выхода теста; однако эта характеристика является относительной и зависит от вязкости материала, модуля упругости (Е), - которые для конкретного материала, тела, системы должны быть оптимальными. Пересечение ВС с
осью ординат даёт отрезок СD соответствует упругости деформации криволинейного участка АВ. При снятии напряжения исчезает часть упругой деформации
CD = A0 = G / Е1 , а затам происходит становление деформации Еу с увелечением
Времени кривая DF будет приближаться к конечному значению деформации,
Котороя является целиком остаточной.