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Erschienen in: Rheologica Acta 8/2012

01.08.2012 | Original Contribution

Fractional viscoelastic models: master curve construction, interconversion, and numerical approximation

verfasst von: Samer Wehbe Katicha, G. W. Flintsch

Erschienen in: Rheologica Acta | Ausgabe 8/2012

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Abstract

We use fractional viscoelastic models that result from the application of fractional calculus to the linear viscoelastic theory to characterize thermorheologically simple linear viscoelastic materials. Model parameters are obtained through an optimization procedure that simultaneously determines the time–temperature shift factors. We present analytical interconversion based on the fractional viscoelastic model between the main viscoelastic functions (relaxation modulus, creep compliance, storage modulus, and loss modulus) and the analytical forms of the relaxation and retardation spectra. We show that the fractional viscoelastic model can be approximated by a Prony series to any desired level of accuracy. This property allows the efficient determination of the fractional viscoelastic model response to any loading history using the well-known recursive relationships of Prony series models.

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Literatur
Zurück zum Zitat Baumgaertel M, Winter (1989) Determination of discrete relaxation and retardation time spectra from dynamic mechanical data. Rheol Acta 28(6):511–519 doi:10.1007/bf01332922 CrossRef Baumgaertel M, Winter (1989) Determination of discrete relaxation and retardation time spectra from dynamic mechanical data. Rheol Acta 28(6):511–519 doi:10.​1007/​bf01332922 CrossRef
Zurück zum Zitat Enelund M, Lesieutre (1999) Time domain modeling of damping using anelastic displacement fields and fractional calculus. Int J Solids Struct 36(29):4447–4472 doi:10.1016/S0020-7683(98), 00194-2CrossRef Enelund M, Lesieutre (1999) Time domain modeling of damping using anelastic displacement fields and fractional calculus. Int J Solids Struct 36(29):4447–4472 doi:10.​1016/​S0020-7683(98), 00194-2CrossRef
Zurück zum Zitat Friedrich C, Braun H, Weese J (1995) Determination of relaxation time spectra by analytical inversion using a linear viscoelastic model with fractional derivatives. Polym Eng Sci 35(21):1661–1669 doi:10.1002/pen.760352102 CrossRef Friedrich C, Braun H, Weese J (1995) Determination of relaxation time spectra by analytical inversion using a linear viscoelastic model with fractional derivatives. Polym Eng Sci 35(21):1661–1669 doi:10.​1002/​pen.​760352102 CrossRef
Zurück zum Zitat Glöckle WG, Nonnenmacher TF (1991) Fractional integral operators and Fox functions in the theory of viscoelasticity. Macromolecules 24(24):6426–6434. doi:10.1021/ma00024a009 CrossRef Glöckle WG, Nonnenmacher TF (1991) Fractional integral operators and Fox functions in the theory of viscoelasticity. Macromolecules 24(24):6426–6434. doi:10.​1021/​ma00024a009 CrossRef
Zurück zum Zitat Haj Ali RM, Muliana (20041) Numerical finite element formulation of the Schapery non linear viscoelastic material model. Int J Numer Methods Eng 59(1):25–45 doi:10.1002/nme.861 CrossRef Haj Ali RM, Muliana (20041) Numerical finite element formulation of the Schapery non linear viscoelastic material model. Int J Numer Methods Eng 59(1):25–45 doi:10.​1002/​nme.​861 CrossRef
Zurück zum Zitat Katicha SW, Flintsch (2011) Use of Fractional Order Viscoelastic Models to Characterize Asphalt Concrete. In: Proceedings of the 1st T&DI Congress, Chicago, IL, March 2011. ASCE, pp 677–687. doi:10.1061/41167(398)65 Katicha SW, Flintsch (2011) Use of Fractional Order Viscoelastic Models to Characterize Asphalt Concrete. In: Proceedings of the 1st T&DI Congress, Chicago, IL, March 2011. ASCE, pp 677–687. doi:10.​1061/​41167(398)65
Zurück zum Zitat Mainardi F (2010a) An historical perspective on fractional calculus in linear viscoelasticity. Arxiv preprint arXiv:10072959 Mainardi F (2010a) An historical perspective on fractional calculus in linear viscoelasticity. Arxiv preprint arXiv:​10072959
Zurück zum Zitat Mainardi F (2010b) Fractional calculus and waves in linear viscoelasticity: an introduction to mathematical models. Imperial College, LondonCrossRef Mainardi F (2010b) Fractional calculus and waves in linear viscoelasticity: an introduction to mathematical models. Imperial College, LondonCrossRef
Zurück zum Zitat Mainardi F, Gorenflo R (2000) On Mittag-Leffler-type functions in fractional evolution processes. J Comput Appl Math 118(1–2):283–299 doi:10.1016/S0377-0427(00), 00294-6 Mainardi F, Gorenflo R (2000) On Mittag-Leffler-type functions in fractional evolution processes. J Comput Appl Math 118(1–2):283–299 doi:10.​1016/​S0377-0427(00), 00294-6
Zurück zum Zitat Mainardi F, Spada G (2011) Creep, relaxation and viscosity properties for basic fractional models in rheology. Eur Phys J Spec Top 193(1):133–160CrossRef Mainardi F, Spada G (2011) Creep, relaxation and viscosity properties for basic fractional models in rheology. Eur Phys J Spec Top 193(1):133–160CrossRef
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Metadaten
Titel
Fractional viscoelastic models: master curve construction, interconversion, and numerical approximation
verfasst von
Samer Wehbe Katicha
G. W. Flintsch
Publikationsdatum
01.08.2012
Verlag
Springer-Verlag
Erschienen in
Rheologica Acta / Ausgabe 8/2012
Print ISSN: 0035-4511
Elektronische ISSN: 1435-1528
DOI
https://doi.org/10.1007/s00397-012-0625-y

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