ЭлБиб

34 / 54

Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств» № 2, 2018
34
УДК 664.9.022
Анализ соответствия реологических моделей структурно-механическим
свойствам рыбы
Канд. техн. наук О.В. Агеев,
д-р техн. наук Ю.А. Фатыхов,
д-р техн. наук В.А. Наумов,
Н.В. Самойлова,
Калининградский государственный технический университет
236022, Россия, Калининград, Советский пр., д. 1
Показана актуальность научно обоснованного выбора реологической модели, описывающей
структурно-механические свойства мышечной ткани рыбы. Обоснование выбора модели
выполнено путем сравнительного анализа базовых реологических моделей, соответствующих
вязкоупругому поведению материала. Рассмотрены дифференциальные уравнения моделей
с решениями для трех различных условий нагружения. Изложены результаты экспериментальных
испытаний мышечной ткани ставриды, скумбрии, сардинеллы атлантической на прямую
ползучесть, релаксацию и обратную ползучесть. Испытания на прямую и обратную ползучесть
проведены при напряжении 0,065·105 Н/м2, испытания на релаксацию выполнены при
напряжении 0,6·105 Н/м2. Проведен регрессионный анализ соответствия экспериментальным
данным математической модели Максвелла–Томсона, модели Максвелла, модели Кельвина–
Фойгта и модели Бюргерса. Установлено, что мышечная ткань рыбы до разрушения проявляет
ограниченное течение под нагрузкой, релаксирует при постоянной нагрузке до равновесного
состояния, полностью восстанавливается при полной разгрузке. Показано, что результатам
проведенных экспериментальных испытаний приближенно соответствует трехэлементная
реологическая модель Максвелла–Томсона. При испытаниях на прямую ползучесть индексы
детерминации составляют 0,966; 0,952 для ставриды и скумбрии соответственно. При испытаниях
на релаксацию индексы детерминации составляют 0,903; 0,915 для ставриды и скумбрии. При
испытаниях на обратную ползучесть индексы детерминации составляют 0,925; 0,931 для скумбрии
и сардинеллы атлантической. Модель Бюргерса более точно описывает кинетику деформации
и напряжения в ограниченных периодах времени нагружения, однако в целом существенно
расходится с результатами экспериментов. Это объясняется наличием в модели Бюргерса
изолированного демпфера, предусматривающего бесконечное течение материала под нагрузкой
и полную релаксацию напряжений.
Ключевые слова: реологическая модель; нагружение материала; вязкоупругость; деформация; напряжение;
мышечная ткань; рыба.
DOI: 10.17586/2310-1164-2018-11-2-34-43
Correspondence of rheological models to the structural-mechanical properties of fish
Ph.D. Oleg V. Ageev,
. Yuri A. Fatykhov,
. Vladimir A. Naumov,
Natalia V. Samojlova,
Kaliningrad State Technical University
1, Sovietsky ave., Kaliningrad, 236022, Russia
The relevance of the scientifically substantiated choice for the rheological model describing the
structural-mechanical properties of the muscular fish tissue has been shown. The model choice has been
justified by comparative analysis of the basic rheological models corresponding to the viscoelastic
behavior of the material. Differential equations of the models with solutions for three different force
conditions have been analyzed. The results of direct creep, relaxation, and reverse creep tests of the
muscular tissue have been presented for horse mackerel, mackerel, and Atlantic sardinella. Direct and
reverse creep tests have been performed at the stress of 0.065·105 N/m2, the relaxation tests have been
performed at the stress of 0.6·105 N/m2. The regression analysis for the correspondence of Maxwell–
Thomson mathematical model, Maxwell model, Kelvin–Voigt model, and Burgers model to the
experimental data has been performed. It has been found out that the muscular fish tissue before
destruction shows a limited flow under stress, and relaxes at constant stress to an equilibrium state, with
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека