reologi

Reologi Danang Ardianto (12111036) Jumat, 24 Oktober 2014

 Abstrak  –

Reologi Reologi dengan dengan perkembang perkembangan an perekonom perekonomian ian dunia dan berkaitan berkaitan erat dengan dengan proses proses industrialis industrialisasi. asi. Industri modern modern membutuhk membutuhkan an ketahanan ketahanan mulur, logam tahan suhu tinggi, paduan, paduan, keramik, keramik, polimer polimer,, dan kekuatan kekuatan yang tinggi,  sehingga sama padat, merayap dan merayap pecah viskoelastik reologi berkembang pesat. Industri nuklir dalam  pengembangan reaktor nuklir dan akselerator partikel untuk studi deformasi yang dihasilkan oleh radiasi untuk membuka daerah baru . Dalam ilmu bumi, orang-orang telah lama mengetahui bahwa perjalanan waktu ini faktor penting. Rheology  sangat menarik untuk mempelajari fenomena geofisika kerak bumi menyediakan fisik - alat-alat matematika, seperti kenaikan  setelah aman es, lipatan batuan berlapis, orogeny, orogeny, gempa bumi dan penyebab lainnya, dan mineralisasi. !ntuk proses internal bumi, seperti aktivitas magmatik, mantel konveksi, dan sekarang "nda dapat mengambil keuntungan dari suhu tinggi, teka tekana nan n ting tinggi gi tes tes rheo rheolo logi gi untu untukk mens mensim imul ulas asik ikan an dan dan deng dengan an demi demiki kian an peng pengem emba bang ngan an #eod #eodin inam amik ika. a.  Dalam teknik sipil, membangun deformasi berbasis lahan dapat terus selama s elama beberapa dekade. $etelah puluhan terowongan bawah tanah selesai, pecah merayap bisa terjadi. %leh karena itu, sifat reologi tanah dan batuan rheologi sifat perhatian meningkat. Dalam daya, panas, suara, cahaya, bidang listrik, ada berbagai macam aplikasi. A. Penda endau ulu luan an

Rheology adalah cabang baru mekanika, hal ini terutama  bahan fisik stres, ketegangan, suhu, kelembaban, radiasi dan dan kond kondis isii lain lain yang yang terk terkai aitt deng dengan an fakt faktor or wakt waktu u deformasidan aliran hokum. "Rheology "Rheology"" sebuah sebuah istilah istilah yang diciptakan diciptakan oleh Eugene Eugene Lafayette Universitas Profesor ooke !ingham menurut rekannya rekannya ar#ue$ ar#ue$ Reyna Reyna pertama pertama kali diusulkan pada %&'(. )ata dari kesalahan informasi dari *eraclitus yang terkenal "Panta Rei", bahwa "segala sesuatu yang dapat meng mengal alir ir"" +seb +seben enar arny nyaa dari dari tuli tulisa san n inp inpul uli# i#iu iu-. -.

Rheology muncul pada tahun %&'(. Para sarana dalam studi dari karet, plastik, at, kaca, beton, dan logam dan  bahan industri lainnya, batu, tanah, minyak, mineral dan  bahan geologi lainnya, dan darah, muskuloskeletal dan lain lainny nyaa pros proses es baha bahan n biolo biologi gis, s, mene menemu muka kan n bahw bahwaa mengguna menggunakan kan teori klasik klasik elastisita elastisitas, s, teori plastisitas plastisitas dan teori teori /ewtonian /ewtonian belum menggamb menggambarka arkan n sifat sifat kompleks kompleks  bahan0bahan ini, dan dengan demikian ide reologi. 1isi 1isika kawa wan n 2ngg 2nggri riss a3w a3wel elll dan dan )elv )elvin in tela telah h lama lama mengakui keberadaan perubahan materi dengan waktu di dekat efek waktu kontak. a3well %45& menemukan bahwa materi mungkin ulet, dan dapat norak. Untuk bahan kental, stres tidak konstan, namun menurun hingga nol pada tingkat tertentu, tingkat tergan tergantun tung g pada pada tegang tegangan an awal awal dan bahan bahan diter diterapk apkan. an. 1enom 1enomena ena ini dikena dikenall sebag sebagai ai stres stres relaks relaksasi asi.. !anya !anyak  k  sara sarana na uga uga menem menemuka ukan n bahwa bahwa meskip meskipun un tegang tegangan an konstan, konstan, tongkat materi materi tetapi tetapi dapat terus merusak dari waktu ktu ke waktu aktu,, kine inera ini ini creep eep atau tau alir liran. an. 6etelah eksplorasi panang, akhirnya belaar bahwa semua  bahan berpengaruh waktu, adi ada reologi, reologi, dan pada tahun %&7( %&7( setela setelah h berkem berkemban bang. g. Pada Pada tahun tahun %&'&, %&'&, !ingha !ingham m Profesor atas inisiatif 8merika 6erikat, membuat rheologi asyarakat, %&7&, !elanda Royal 8cademy of 6ciences membe membentu ntuk k tim reolo reologi gi !urger !urgerss yang yang dipimp dipimpin in oleh oleh

Profe Profesor sor99 %&:( %&:( !riti !ritish sh 8ssocia ssociatio tion n of ;urist ;uristss muncul muncul reologi. Pada saat itu, bekera dalam posisi terkemuka di !ela !eland nda, a, pada pada tahu tahun n %&:4 %&:4 )onf )onfer eren ensi si 2nter 2nterna nasi sion onal al rheology diadakan di !elanda. Perancis, ;epang, 6wedia, 8ustralia, 8ustria, 8ustria, ekoslovakia, 2talia, !elgia dan negara0 negara lain uga telah menyiapkan rheologi 6ociety. !.

Da"ar #eori

Rheol heolog ogii adala dalah h isti istila lah h yang ang digu digun naka akan untu untuk  k  menggambarkan aliran cairan dan deformasi dari padatan. Rheologi Rheologi mempela mempelaari ari hubungan hubungan antara antara tekanan tekanan gesek  +shearing +shearing stress- dengan dengan kecepatan kecepatan geser geser +shearing +shearing rate pada cairan, atau hubungan antara strain dan stress pada  benda padat. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Rheol heolog ogii sangat ngat pent pentin ing g dala dalam m farmasi asi kar karena  penerapannya dalam formulasi dan analisis dari produk0  produk farmasi seperti< emulsi, pasta, krim, suspensi, losi losion on,, supp suppos osit itor oria ia,, dan dan peny penyal alut utan an tabl tablet et yang ang menyangkut menyangkut stabilitas stabilitas,, keseraga keseragaman man dosis, dosis, dan keaekan keaekan hasil produksi. isalnya, pabrik pembuat krim kosmetik,  pasta, dan lotion harus mampu menghasilkan suatu produk  yang mempunyai konsistensi dan kelembutan yang dapat diter diterima ima oleh oleh konsum konsumen. en. 6elai 6elain n itu, itu, prins prinsip ip rheolo rheologi gi digunakan uga untuk karakterisasi produk sediaan farmasi +dosage +dosage formform- sebagai sebagai penaminan penaminan kualitas yang sama untuk setiap batch. Rheo Rheolo logi gi uga uga meli melipu puti ti penc pencam ampu pura ran n alir aliran an dari dari  bahan,pemasukan ke dalam wadah,pemindahan wadah,pemindahan sebelum digu diguna naka kan, n,pe penua nuang ngan an,, peng pengel elua uara ran n dari dari tube tube,, atau atau  pelewatan dari arum suntik. Rheologi dari suatu $at tertentu dapat mempengaruhi penerimaan obat bagi pasien, stabilitas stabilitas fisika obat, bahkan ketersed ketersediaan iaan hayati hayati dalam dalam tubuh +bioavailability-. 6ehingga viskositas telah terbukti dapat dapat mempe mempenga ngaru ruhi hi lau lau absorb absorbsi si obat obat dalam dalam tubuh. tubuh. 6ifa 6ifat0 t0si sifa fatt rheo rheolo logi gi dari dari sist sistem em farm farmas aseu eutik tikaa dapa dapatt mempengaruhi pemilihan alat yang akan digunakan untuk  memproses produk tersebut dalam pabriknya. Lebih0lebih lagi tidak adanya adanya perhatian perhatian terhadap terhadap pemilihan pemilihan alat ini akan berakibat diperolehnya hasil yang tidak diinginkan.

Paling tidak dalam karakteristik alirannya. 8spek ini dan  banyak lagi aspek0aspek rheologi yang diterapkan dibidang farmasi. 8da beberapa istilah dalam rheologi ini < = Rate of shear +>- dv?dr untuk menyatakan perbedaan kecepatan +dv- antara dua bidang cairan yang dipisahkan oleh arak yang sangat kecil +dr-. = 6hearing stress +@ atau 1 - 1A?8 untuk menyatakan gaya  per satuan luas yang diperlukan untuk menyebabkan aliran 1A?8 B C dv?dr   C B +1A?8- ? +dv?dr-B 1 ? D 6ifat reologi bahan terutama dalam dua aspek merayap dan stres relaksasi. reep adalah material pada beban konstan,  peningkatan deformasi dengan waktu dalam proses. reep adalah struktur molekul dan atom dari bahan re0  penyesuaian yang disebabkan oleh lag waktu proses dapat ditandai. )etika beban diangkat, deformasi material sebagian atau seluruhnya kembali untuk membalas keadaan awal, yang merupakan fenomena lain dari  penyesuaian struktural. !ahan pada regangan konstan, perubahan stres dari waktu ke waktu berkurang ke nilai yang terbatas, proses ini disebut stres relaksasi. 2ni adalah struktur dari bahan re0  penyesuaian fenomena lain. reep dan stres relaksasi perubahan materi dalam struktur  internal dari penampilan luar. *al ini dapat diamati tergantung pada sifat fisik bahan molekul +atau atom- sifat statistik struktur. leh karena itu, stres dalam kisaran tertentu, molekul tunggal +atau atom-, meskipun posisi akan berubah, tetapi struktur materi, tetapi tidak dapat mengubah karakteristik statistik. )etika pengaruh tegangan geser pada materi kurang dari nilai tertentu, bahan yang hanya elastis cacat, ketika tegangan geser lebih besar dari nilai ini, materi akan memiliki deformasi sebagian atau seluruhnya permanen. aka nilai ini adalah nilai hasil bahan ini. /ilai hasil menandakan bahan elastis sempurna menadi sebuah fenomena ambang batas cair, yang disebut batas elastis,  batas yield atau membatasi aliran. !ahan yang sama, mungkin ada beberapa nilai yang berbeda hasil, seperti  batas mulur, sehingga batas fraktur. >alam studi bahan umumnya pertama mempelaari materi berbagai nilai hasil. Pada kondisi fisik yang berbeda +seperti suhu, tekanan, kelembaban, radiasi, medan elektromagnetik, dll- untuk  stres, ketegangan, dan waktu untuk kuantitatif  menggambarkan variabel fisik dari persamaan keadaan materi, yang dikenal sebagai persamaan keadaan atau  persamaan konstitutif rheologi. 6ifat reologi bahan umumnya dua cara untuk mensimulasikan, model yaitu mekanik dan fisik< >alam kasus sederhana +uniaksial tekan atau tarik, geser 

sederhana atau geser murni-, perilaku tegangan0regangan dapat digambarkan odel rheologi mekanik. reep atau stres relaksasi dalam evaluasi hasil penguian, penggunaan model rheologi mekanik membantu untuk memahami sifat reologi bahan. odel ini telah digunakan selama beberapa dekade, mereka relatif sederhana dan dapat digunakan untuk memprediksi searah stres dan pada setiap  perubahan suhu deformasi material. Feknik odel rheologi odel tidak mempertimbangkan sifat internal fisik bahan, seperti gerak molekul, gerak  dislokasi, crack pelebaran. )ualitas bahan demand saat ini semakin tinggi, seperti kekuatan0ultra0tinggi ketangguhan logam, kekuatan keramik suhu tinggi tinggi, polimer  kekuatan tinggi. Penelitian mereka harus dipertimbangkan dalam karakteristik fisik material, sehingga pengembangan teori merayap suhu tinggi. Feori ini dengan mempertimbangkan partikel padat dalam batas butir kristal dan cacat pada sifat reologi material, struktur internal dari ekspresi material konstanta fisik, yaitu model rheologi  bahan fisik. Reologi batuan digambarkan sebagaifungsi dari hubungan antara kecepatan tegasandan regangan. Fegasan dalam deformasi ini biasanyasebagai  shear stress +@- atau differential strees tunggal+G% H G7-. Perilaku reologi pada deformasi ductilemenunukkan perilaku elastis material, yang manaperubahan regangan sangat dipengaruhi tegasan . *ubungan tegasan dan regangan memberikan terminologimaterial /ewtonian dan /on0/ewtonian. Perilaku/ewtonian, ika material diberi tegasan makaregangan yang dihasilkan memperlihat pola fungsilinear +I J G-. 6edangkan perilaku /on0  /ewtonianmenunukkan regangan akan  bertambahdenganmemperlihat fungsi tegasan eksponensial+I J Gn-.Eksponen tegasan +n- diketahui sebagai aliran tegasandari kesensitivitas  strain rate dannilainya %untuk perilaku /ewtonian dan lebih dari % untukperilaku /on0/ewtonian, tetapi biasanya tidak lebih dari K.8rah pergerakan pada $ona hancur biasanya dapatditunukkan dengan adanya subparalel dari striasi, slickenfibres dan kumpulan butiran dan lineasibutiran. 8rah pergerakan pada $ona hancur  sangatpenting untuk merekosntruksi searah tektonik  disuatu daerah, tetapi paling penting adalah sensepergerakan, yang mana dapat bergerak secaramengiri atau menganan, normal atau reverse . $.

%etode Pengamatan Reologi

Pergerakan dan perkembangan bentuk fabrik selama deformasi progresif dipelaari dengan observasi lapangan, simulasi numerik dan pemodelan analog. %. bservasi Lapangan dan Pengamatan ikroskop Pengamatan lapangan dan pengambilan conto batuan untuk diamati secara mikroskopis. Pengamatan orientasi fabrik batuan dan mikrostruktur berupa lineasi fabrik 

untuk mengetahui deformasi. ona aktif berupa milonit,  pengamatan porfiroklas, mika  fish, porfiroblas, urat, regangan bayangan dan boudin untuk mengetahui indikasi  pergerakan. conto batuan diambil di $ona hancur kemudian diamati secara mikroskopis baik secara nikol paralel dan silang. Pengamatan tekstur, komposisi, dan mikrostruktur   berupa lineasi dan kumpulan butiran?mineral. '. 6imulasi /umerik  6imulasi numerik menggunakan model system Elle, model ini membuat desain evolusi microstruktur dua dimensi. odel numerik ini menggunakan masalah nonlinear. Persamaan algoritma dan persamaan diferensial digunakan untuk mendeskripsikan perubahan mikrostruktur   berdasarkan proses0proses individu butiran secara simultan. Persamaan yang digunakan dibawah ini dengan asumsi bahwa fabrik merupakan hasil perubahan mikrostruktur dengan proses a, b, c,Mn. 7. Pemodelan 8nalog odel analog mengilustrasikan tiga hal yaitu model aliran deformasi, orientasi bentuk obek rigid +6P- dan model  perkembangan bentuk inklusi pada  shear strain tinggi. odel aliran ada tiga macam yaitu aliran  simple shear  dengan Nn B %, kombinasi  shear + pure & simple shear dengan Nn 9 ( O Nn O % dan pure shear dengan Nn B (. 6P uga dimodelkan sesuai dengan alirannya. Pada model perkembangan bentuk inklusi, rasio kekentalan antara matrik dan inklusi dibuat berbeda. >i bawah disaikan diagram aliran model analog. D.

Pembaa"an dan ke"im&ulan

%. ekanisme >eformasi ekanisme deformasi dalam $ona transisi +$ona antara brittle dan ductile- yang menghasilkan struktur milonit masih terdapat mekanisme microfracture cataclasis ditandai butiran memperlihatkan struktur rekahan mikro. 6edangkan lebih dalam ke arah $ona ductile teradi mekanisme deformasi intrakristalin, twinning, kinking,  solidsate diffusion creep, recovery dan rekristalisasi. ekanisme deformasi dapat diilustrasikan dalam fungsi differential stress dengan temperatur  Pada suhu tinggi dan tegasan yang relatif lebih sedikit teradi proses difusi-creep. Rekahan mikro merupakan  bidang planar diskontinu dalam butiran. Rekahan mikro mengalami propagasi secara lateral oleh perpindahan material di sekeliling yang saling berinteraksi. Rekahan teradi bisa dikarenakan regim tarik, geser, atau kombinasi keduanya. Rekahan mikro bisa uga tersusun atas bentuk  kurva ika tegasan antara butiran dengan material di sekeliling dalam kondisi deformasi inhomogen contohnya inklusi. tegasan dengan mekanisme deformasi ekanisme deformasi dalam batuan yang tersusun atas fluida intergranular dan teradi pada suhu rendah disebut  pressuresolution. 'ressure solution teradi di mana tegasan

di sekitar butiran sangat tinggi sehingga menyebabkan daerah di batas butiran menadi tidak stabil, butiran akan larut akibat tegasan dan aktifitas fluida antara butiran. !utiran yang saling interaksi dan kontak dengan  permukaan dalam sudut tinggi secara terusmenerus akan mengalami pemendekan. )ontak antar butir menyebabkan densitas crystal  defect lebih tinggi daripada tidak di batas kontak karena tegasan di daerah kontak antara butiran lebih tinggi. )ristal dapat terdeformasi secara internal tanpa me0ngalami proses rekahan oleh pergerakan yang disebut sebagai lattice defect , proses ini dikena sebagai mekanisme deformasi intrakristalin.  (attice defect dalam kristal dapat dikelompokan dalam defect titik dan defect  garis +dislocation-.  Defect titik dicontoh0kan proses vacancies dan interstials. 6edangkan defect garis meliputi edge dislocation dan screw dislocation. Proses intrakristal dalam mikroskopis mudah dikenali yaitu adanya  pemadaman bergelombang suatu mineral. >eformasi intrakritalin oleh dislokasi terbang disebut sebagai  glide dislocation. #lide dislocation  teradi pada suhu rendah dan  stress differential  tinggi. ekanisme  glide dislocation dengan diikuti dislokasi tanakkan disebut mechanism dislocation creep. >eformasi kristal plastis biasanya mengikuti mekanisme dislocation creep . Dislocation creep teradi pada suhu tinggi dan  stress differential tinggi. ekanisme twinning teradi pada regangan tinggi. ekanisme deformasi twinning umumnya teradi secara gradual dalam $ona yang sempit, sehingga tumbuh twin yang lurus dan bertahap, umumnya teradi pada mineral  plagioklas. ineral telah mengalami deformasi dislokasi kemudian densitas dislokasi dari mineral tersebut  berkurang, mekanisme ini disebut sebagai mekanisme recovery . )emudian proses pembentukan kembali mineral setelah mengalami deformasi disebut sebagai rekristalisasi. '. Penentuan Pergerakan + shear sense) Penentuan pergerakan akibat deformasi ductile dapat dikenali dari bentuk butiran dan matrik suatu fabrik yang terubah. Umumnya bentuk butiran atau fabrik memberikan  bentukan ellipsoid. Penentuan pergerakan ini dapat diketahui dari  porfiroklas, mika  fish, porfiroblas, urat, regangan  bayangan, regangan pinggir, dan boudin. Porfiroklas, ika  fish dan Porfiroblas. Porfiroklas adalah kristal tunggal yang ukurannya melebihi ukuran butir rata0 rata di sekitar matrik  dan enis dari milonit. Porpiroklas dapat dibedakan  berdasarkan pada geometri dari system  porfiroklas< tipe , tipe Q, tipe G +tipe Ga dan tipe Gb-, tipe , dan obek kompleks. Fipe  mempunyai sistem internal dan tipe Q mempunyai system ortorombik, kedua tipe menunukkan indicator   pergerakan aliran  pure shear . 6edangkan tipe G, tipe , dan obek kompleks mempunyai system monoklin yang menunukkan indikator pergerakan aliran simple shear. Fipe Ga, tipe Gb, tipe , dan kompleks dapat digunakan sebagai indikator   pergerakan menggunakan asimetrik internal porfiroklas, dan stair stepping dari sayap9 sayap mau ke depan dalam arah perpindahan blok bagian atas. Untuk mendeterminasi simetri stair  stepping , suatu bidang referensi tersusun atas

sumbu simetri porfiroklas +37- dan bidang normal +3%seaar dengan eak planar yang relatif dari ekor bagian luar daerah kompleks deformasi berbatasan dengan pusat  porfiroklas. '.

e"im&ulan

6ifat reologi bahan terutama dalam dua aspek merayap dan stres relaksasi ekanisme deformasi ductile dapat dielaskan dengan mekanisme deformasi intrakristalin, twinning, kinking,  solid-sate diffusion creep, recovery dan rekristalisasi. >eformasi pada batuan menyebabkan pergerakan butiran, inklusi dalam matrik batuan sehingga butiran dan matrik  memberikan indikasi pergerakan. 2ndikasi pergerakan dalam mekanisme ductile dapat dikenali dari porfiroklas, mika fish, porfiroblas, urat, regangan bayangan, regangan  pinggir dan boudin. Perkembangan bentuk fabrik selama proses deformasi  progresif melalui studi lapangan $ona hancur tingkat sedang sampai rendah dalam litologi yang berbeda menunukkan intensitas bentuk fabrik hanya di beberapa kasus dengan langsung dicirikan finite strain tertentu .

Da*tar Pu"taka

tt&+id."-e-e.net-ord"o-.tm/ 661Reolog tt&+de*iandaani.blog"&ot.om201210reologi6. tml %'A57%' D'OR%A7, P'R8'RAA5 ( SENSE SHEAR) DA5 P'R'%!A58A5 7#R9#9R DA:A% PRO7'7 D'OR%A7 DUCTILE  1ahrudin S-