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Plastica Bingham

1922
  • Eugene C. Bingham
Scena di laboratorio con materiali plastici Bingham e attrezzature per test di viscosità.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Un materiale plastico di Bingham è un materiale viscoplastico che si comporta come un corpo rigido a basse sollecitazioni ma scorre come un fluido viscoso ad alte sollecitazioni. stressÈ caratterizzato da una tensione di snervamento, [latex]tau_0[/latex], che è il minimo sforzo di taglio necessaria per avviare il flusso. Al di sotto di questa soglia, non si deforma. Esempi comuni includono dentifricio, maionese e impasti di argilla.

IL equazione costitutiva per un plastico di Bingham è dato da un modello in due parti. Al di sotto della tensione di snervamento ([latex]tau tau_0[/latex]), il materiale scorre e la relazione tra tensione e velocità di taglio diventa lineare: [latex]tau – tau_0 = mu_p dot{gamma}[/latex]. Qui, [latex]mu_p[/latex] è la plasticità viscosità, che rappresenta la resistenza del fluido al flusso una volta che ha iniziato a muoversi.

Questo comportamento è dovuto alla presenza di una struttura interna, come una rete di particelle o colloidi flocculati, che deve essere scomposta prima che possa verificarsi il flusso. Il limite di snervamento corrisponde alla resistenza di questa rete interna. Nel caso del dentifricio, questa rete mantiene la sua forma sullo spazzolino. La pressione derivante dalla compressione del tubetto genera una sollecitazione maggiore del limite di snervamento, causandone il flusso. Nell'ingegneria civile, il limite di snervamento del calcestruzzo fresco è fondamentale per prevenire la segregazione dei suoi componenti e per garantire che possa essere pompato efficacemente, mantenendo al contempo la sua forma negli stampi senza cedimenti.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Meccanica

Tipo

Modello materiale

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Studi su fanghi di argilla e vernici che mostrano una soglia per il flusso
  • La legge di Hooke per i solidi e la legge di Newton per i fluidi, che il modello di Bingham collega
  • Sviluppo di tecniche di misurazione reologica

Applicazioni

  • dentifricio che rimane sullo spazzolino ma scorre quando viene spremuto
  • fanghi di perforazione che sospendono i tagli di roccia quando la circolazione si arresta
  • calcestruzzo pompabile ma che mantiene la sua forma dopo la posa
  • maionese e senape che rimangono sul cibo
  • vernice che non cola dopo l'applicazione

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • Materiali di stampa 3D per l'edilizia che mantengono la loro forma immediatamente dopo l'estrusione
  • inchiostri a scrittura diretta per elettronica che creano circuiti stabili e dalle caratteristiche fini
  • prodotti alimentari progettati per consistenze specifiche e stabilità sullo scaffale
  • cementi medici iniettabili ma rigidamente fissati in posizione
  • fondotinta cosmetici che restano nel barattolo ma si stendono facilmente sulla pelle
  • sigillanti tagliafuoco che si applicano facilmente ma non cedono sotto la forza di gravità o il calore
  • malte geotecniche che possono essere pompate nel terreno ma poi resistono a ulteriori movimenti
  • materiali per la scultura per artisti che sono facilmente lavorabili ma mantengono dettagli raffinati
Correlato a: plastica di Bingham, tensione di snervamento, viscoplastico, reologia, dentifricio, fango di perforazione, calcestruzzo, non newtoniano.

Contesto storico

Plastica Bingham

1920
1920
1921
1922
1924
1925
1926
1919-05-29
1920
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1924
1924
1925
1926

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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