Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình hóa hành vi trượt không tuyến tính của gỗ Entandrophragma cylindricum bằng mô hình đạo hàm phân số
Tóm tắt
Gỗ, được ưa chuộng nhờ tính tái tạo và dễ dàng trong việc định hình, được sử dụng rộng rãi làm vật liệu xây dựng kết cấu. Tuy nhiên, khi được đưa vào sử dụng, gỗ sẽ xảy ra hiện tượng trượt. Bài báo này nghiên cứu hành vi trượt không tuyến tính của gỗ Entandrophragma cylindricum, được biết đến ở Cameroon với tên gọi Sapele, bằng cách sử dụng các mô hình nhựa học dựa trên đạo hàm phân số. Mô hình nhựa học Kelvin-Voigt với tám tham số cổ điển và các mô hình nhựa học phân số của Zener, Thomson và Burger được sử dụng để mô hình hóa. Các tham số nhựa học cho những mô hình này được xác định thông qua một thuật toán tối ưu hóa. Kết quả cho thấy mô hình cổ điển gặp khó khăn trong việc mô tả dữ liệu thực nghiệm, trong khi các mô hình phân số cung cấp độ khớp tốt hơn. Đặc biệt, trong số các mô hình phân số, mô hình Thomson dự đoán hiện tượng trượt của Sapele với độ chính xác 98%.
Từ khóa
#gỗ #Entandrophragma cylindricum #Sapele #mô hình nhựa học #đạo hàm phân số #hành vi trượt #Kelvin-Voigt #Zener #Thomson #BurgerTài liệu tham khảo
Atchounga Kuida, P., Njankouo Jacques, E.F.M., Pierre, K.T.: Investigation of nonlinear creep behaviour of Millettia Laurentii wood through Zener fractional rheological model (2021)
Blaise Talla, G., Foadieng Emmanuel, P.R.M., Kisito, T.P.: Triaxial variation of the modulus of elasticity in the thermos-elastic field of six species of tropical woods. Wood Mat. Sci. Eng. (2021). https://doi.org/10.1080/17480272.2021.1994006
Caimei, L., Xizhi, W., Xiubo, L., Xianjun, L.: Creep performance and life prediction of bamboo scrimber under long-term tension in parallel-to-grain (2023)
Di Paola, M., Pirrotta, A., Valenza, A.: Visco-elastic behavior through fractional calculus: an easier method for best fitting experimental results. Mech. Mater. 43(12), 799–806 (2011)
Dubois, F., Dopeux, J., Pop, O., Metrope, M.: Long-term creep behavior of timber columns: experimental and numerical protocols. Eng. Struct. 275, 115283 (2023)
Foadieng Emmanuel, A.P.K., Kisito, T.P.: Fractional calculus approach to investigation of creep behavior of wengé wood (Millettia laurentii). Int. J. Innov. Sci. Eng. Technol. 6(8), 58–68 (2019)
Hermawan, A., Fujimoto, N.: Viscoelastic creep behavior of surface-and inner-layers of sugi boxed-heart timber under various temperatures. J. Wood Sci. 65, 1–9 (2019)
Hung, K.-C., Wu, J.-H.: Effect of SiO2 content on the extended creep behavior of SiO2-based wood-inorganic composites derived via the sol-gel process using the stepped isostress method. Polymers 10(4), 409 (2018)
Hung, K.-C., Wu, T.-L., Wu, J.-H.: Long-term creep behavior prediction of sol-gel derived SiO2-and TiO2-wood composites using the stepped isostress method. Polymers 11(7), 1215 (2019)
Hunt, D.G.: A unified approach to creep of wood. R. Soc. Lond. Proc., Ser. A, Math. Phys. Eng. Sci. 455(1991), 4077–4095 (1999)
Jin, F., Song, G., Shao, Z.: Rheological parameters and characteristics of bamboo in compression perpendicular to grain under hot-pressing process. Mech. Time-Depend. Mater. 25, 313–325 (2021)
Krasnobrizha, A.: Modelisation des mecanismes d’hysteresis des composites tisses a l’aide d’un modele collaboratif elasto-plastique endommageable a derivees fractionnaires. Ecole Centrale de Nantes (2015)
Krasnobrizha, A., Rozycki, P., Cosson, P., Gornet, L.: Modélisation des mécanismes d’hystérésis des composites tissés à l’aide d’un modèle collaboratif élasto-plastique endommageable à dérivées fractionnaires. Matér. Tech. 104(4), 407 (2016)
Li, R.D., Yue, J.C., Zhu, C.Z., Sun, Z.Y.: A nonlinear viscoelastic rheological model of soft soil based on fractional order derivative. Appl. Mech. Mater. 438, 1056–1059 (2013)
Ma, Y.R., Li, X.J., Deng, B., Luo, Y.S.: Basic study on creep properties of eucalyptus wood. Adv. Mater. Res. 911, 232–237 (2014)
Njankouo Jacques, M., Prisca Atchounga Kuida, E.F.G.K., Pierre, K.T.: Investigation of physical, mechanical properties and long-term creep behavior of Wengé wood (ww). Appl. Eng. 4(2), 27–34 (2020)
Njeugna, E., Ganou, M., Ndapeu, D., Foba, J., Sikame, N., Huisken, P.: An instrumented macro-indentation method for determining the mechanical properties of coconut shell (Coco Nucifera of Cameroon). Mech. Mat. Sci. Eng. J. (2016)
Ozyhar, T., Hering, S., Niemz, P.: Viscoelastic characterization of wood: time dependence of the orthotropic compliance in tension and compression. J. Rheol. 57(2), 699–717 (2013)
Pierre, A.P.K., Blaise, M.: Kalman filtering of gauges noise on the creep behavior of Entandrophragma cylindricum (Sapelli) under constant stress. Wood Res. 62(3), 341–352 (2017)
Priska Kuida, A., Kamdjo Grégoire, F.E., Kisito, T.P.: Creep modelling of a material by non-linear modified Schapery’s viscoelastic model. World J. Eng. Technol. 5(4), 754–764 (2017)
Ramírez-Brewer, D., Danilo Montoya, O., Useche Vivero, J., García-Zapateiro, L.: Characterization and modeling of the viscoelastic behavior of hydrocolloid-based films using classical and fractional rheological models. Fluids 6, 418 (2021)
Rodríguez Soto, A.A., Valí n Rivera, J.L., Alves Borges, L.M., Palomares Ruiz, J.E.: Parameter identification of fractional index viscoelastic model for vegetable-fiber reinforced composite. Polymers 14(21), 4634 (2022)
Shitikova, M.V., Krusser, A.I.: Models of viscoelastic materials: a review on historical development and formulation. In: Theoretical Analyses, Computations, and Experiments of Multiscale Materials: A Tribute to Francesco Dell’Isola, pp. 285–326 (2022)
Songsong, S.: Study on the creep behavior of recombinant bamboo based on a modified generalized Kelvin model. Wood Sci. Technol. 56(2), 589–601 (2022)
Stankiewicz, A.: Fractional Maxwell model of viscoelastic biological materials. BIO Web Conf. 10, 02032 (2018)
Stochioiu, C., Piezel, B., Chettah, A., Fontaine, S., Gheorghiu, H.-M.: Basic modeling of the visco elastic behavior of flax fiber composites. Ind. Text. 70(4), 331–335 (2019)
Tagne, N.S., Ndapeu, D., Nkemaja, D., Tchemou, G., Fokwa, D., Huisken, W., Njeugna, E., Fogue, M., Drean, J.-Y., Harzallah, O.: Study of the viscoelastic behaviour of the Raffia vinifera fibres. Ind. Crop. Prod. 124, 572–581 (2018)
Talla Fotsing, G.B., Emmanuel Foadieng, M.P.R., Pierre, K.T.: Triaxial variation of the modulus of elasticity in the thermo-elastic range of six tropical wood species. Wood Mat. Sci. Eng. 18(1), 120–129 (2023)
Wang, P., Cai, W., Zhang, Y., Wang, Z.: A fractional rheological model for loading-dependent rheological behavior of polymers. Mech. Time-Depend. Mater. (2023). https://doi.org/10.1007/s11043-023-09616-w
Xu, Z., Chen, W.: Fractional-order modeling of linear viscoelastic creep in Hami Melon. In: 13th International Conference on Fracture 2013, ICF 2013, vol. 6, pp. 1–7 (2013). Citeseer
Xu, Y., Cheng, M., Huang, R., Yu, J.: The general Kelvin model and Poynting model based on the general fractional calculus. IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. 252, 022151 (2019)
Yang, X.-J., Gao, F., Srivastava, H.M.: New rheological models within local fractional derivative. Rom. Rep. Phys. 69(3), 113 (2017)
Yang, Z., Zhu, H., Zhang, B., Dong, Z., Wu, P.: Short-term creep behaviors of seawater sea-sand coral aggregate concrete: an experimental study with rheological model and neural network. Constr. Build. Mater. 363, 129786 (2023)
Yin, D., Wu, H., Cheng, C., Chen, Y.: Fractional order constitutive model of geomaterials under the condition of triaxial test. In: International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, vol. 54808, pp. 257–265 (2011)
Zhang, C., Zhu, Z., Zhu, S., He, Z., Zhu, D., Liu, J., Meng, S.: Nonlinear creep damage constitutive model of concrete based on fractional calculus theory. Materials 12(9), 1505 (2019)
Zheng, X., Li, Z., He, M., Lam, F.: Experimental investigation on the rheological behavior of timber in longitudinal and transverse compression. Constr. Build. Mater. 304, 124633 (2021)
Zhou, H., Wang, C., Mishnaevsky, L., Duan, Z., Ding, J.: A fractional derivative approach to full creep regions in salt rock. Mech. Time-Depend. Mater. 17, 413–425 (2013)