Menu
Skrót klawiszowy: /
Skrót klawiszowy: /

On applicability of the relaxation spectrum of fractional Maxwell model to description of unimodal relaxation spectra of polymers.

Opis bibliograficzny

On applicability of the relaxation spectrum of fractional Maxwell model to description of unimodal relaxation spectra of polymers. [AUT.] ANNA STANKIEWICZ. Polymers (Basel) 2023 Vol. 15 Issue 17 Article number 3552, il., bibliogr., sum. DOI: 10.3390/polym15173552
Kliknij opis aby skopiować do schowka

Szczegóły publikacji

Źródło:
Polymers 2023 Vol. 15 Issue 17, Article number 3552
Rok: 2023
Język: Angielski
Charakter formalny: Artykuł w czasopismie
Typ MNiSW/MEiN: praca oryginalna

Streszczenia

The relaxation time and frequency spectra are vital for constitutive models and for insight into the viscoelastic properties of polymers, since, from the spectra, other material functions used to describe rheological properties of various polymers can be uniquely determined. In recent decades the non-integer order differential equations have attracted interest in the description of time-dependent processes concerning relaxation phenomena. The fractional Maxwell model (FMM) is probably the most known rheological model of non-integer order. However, the FMM spectrum has not yet been studied and used to describe rheological materials. Therefore, the goal of the present paper was to study the applicability of the relaxation spectrum of FMM to the description of the relaxation spectra of polymers. Based on the known integral representation of the Mittag-Leffler two-parameter function, analytical formulas describing relaxation time and frequency spectra of FMM model were derived. Monotonicity of the spectra was analyzed and asymptotic properties were established. Relaxation frequency spectrum grows for large frequencies with a positive power law, while the relaxation time spectrum decays for large times with a negative power of time. Necessary and sufficient conditions for the existence of the local extrema of the relaxation spectra were derived in the form of two trigonometric inequalities. A simple procedure for checking the existence or absence of the spectra extrema was developed. Direct analytical formulas for the local extrema, minima, and maxima are given in terms of model fractional and viscoelastic parameters. The fractional model parameters, non-integer orders of the stress, and strain derivatives of FMM uniquely determine the existence of the spectrum extrema. However, the viscoelastic parameters of the FMM, elastic modulus, and relaxation time affect the maxima and minima of the relaxation spectra and the values of their local peaks. The influence of model parameters on their local extrema was examined. Next, the applicability of the continuous–discrete spectrum of FMM to describe Baumgaertel, Schausberger and Winter (BSW) and unimodal Gauss-like relaxation spectra, commonly used to describe rheological properties of various polymers, was examined. Numerical experiments have shown that by respective choice of the FMM parameters, in particular by respective choice of the orders of fractional derivatives of the stress and strain, a good fit for the relaxation modulus experiment data was obtained for polymers characterized both by BSW and Gauss-like relaxation spectra. As a result, a good approximation of the real spectra was reached. Thus, the viscoelastic relaxation spectrum of FMM, due to the availability of the two extra degrees of freedom (non-integer orders of the stress and strain derivatives), provides deep insights into the complex behavior of polymers and can be applied for a wide class of polymers with unimodal relaxation spectra.

Open Access

Tryb dostępu: otwarte czasopismo Wersja tekstu: ostateczna wersja opublikowana Licencja: Creative Commons - Uznanie Autorstwa (CC-BY) Czas udostępnienia: w momencie opublikowania

Identyfikatory

BPP ID: (46, 50814) wydawnictwo ciągłe #50814

Metryki

100,00
Punkty MNiSW/MEiN
4,700
Impact Factor
Q1
WoS

Eksport cytowania

Wsparcie dla menedżerów bibliografii:
Ta strona wspiera automatyczny import do Zotero, Mendeley i EndNote. Użytkownicy z zainstalowanym rozszerzeniem przeglądarki mogą zapisać tę publikację jednym kliknięciem - ikona pojawi się automatycznie w pasku narzędzi przeglądarki.

Informacje dodatkowe

Rekord utworzony:29 sierpnia 2023 10:20
Ostatnia aktualizacja:27 czerwca 2024 15:02

Informacja o ciasteczkach (tych internetowych, nie tych słodkich i chrupiących...)

Ta strona wykorzystuje pliki cookie do poprawy funkcjonalności i analizy ruchu. Możesz zaakceptować wszystkie pliki cookie lub zarządzać swoimi preferencjami prywatności. Nawet, jeżeli nie zgodzisz się na używanie plików cookie na tej stronie, to informację o tym musimy zapamiętać w formie... pliku cookie, zatem jeżeli chcesz zadbać o swoją prywatność w pełni, zapoznaj się z informacjami, jak zupełnie wyłączyć możliwości śledzenia Ciebie w internecie.

✓ Zgadzam się ✗ Nie zgadzam się