On the dynamic response of viscoelastic fluids

Summary To define the dynamic shear behaviour of a viscoelastic fluid we require two functions — one elastic and one viscous. There are two simple alternatives based on the Voigt and Maxwell concepts which are mathematically interrelated. Current practice interprets the dynamic response of fluids as a function of angular frequency () in terms of the storage (G) and loss (G) moduli: the loss function is commonly converted to a viscosity = G/. As is well known the parameters andG are the elements of a Voigt model whereas it is near universal practice to interpret steady flow in terms of the Maxwell model. This paper shows how the interpretation of dynamic experiments on fluids in terms of the apparent Maxwell parameters is more simple, more sensitive, more consistent with steady flow behaviour, and physically more realistic.

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Zusammenfassung Zur Festlegung des dynamischen Scherverhaltens einer viskoelastischen Flüssigkeit benötigt man zwei Funktionen, eine für das elastische und eine für das viskose Verhalten. Dafür gibt es zwei einfache, mathematisch miteinander verknüpfte Alternativen, die entweder auf dem Voigtschen oder dem Maxwellschen Konzept gründen. Die übliche Praxis beschreibt das dynamische Verhalten der Flüssigkeiten als Funktion der Winkelgeschwindigkeit durch den SpeichermodulG und den VerlustmodulG bzw. die zugeordnete Viskosität = G/. Die Parameter undG sind bekanntlich die Elemente eines Voigt-Modells, wohingegen es nahezu allgemein üblich ist, das stationäre Fließen durch ein Maxwell-Modell zu beschreiben. Diese Arbeit zeigt nun, daß die Beschreibung dynamischer Versuche mit Hilfe von apparenten Maxwell-Parametern einfacher, empfindlicher, mit dem stationären Verhalten konsistenter und in physikalischer Hinsicht realistischer ist.

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Paper presented at British Society of Rheology conference. Rheometry: Methods of measurement and analysis of results, Shrivenham, April 8–11, 1975.

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With 13 figures and 2 tables