مقدمه
پروالاستیسیته شاخهای از تئوری کانتینیوم برای آنالیز یک ماده پرو شامل ماتریکس الاستیک است که از سیال اشباع شده می‌باشد. به لحاظ فیزیکی وقتی یک ماده پرو تحت تنش قرار می‌گیرد، حفرهها دچار تغییر شکل حجمی می‌شوند. از آنجایی که حفرهها از سیال پرشده اند، وجود سیال نه تنها به عنوان سفت کننده ماده عمل می‌کند، همچنین منجر به انتشار سیال داخل حفره بین نواحی پرفشار و کم فشار می‌شود. اگر سیال ویسکوز باشد، رفتار سیستم ماده وابسته به زمان خواهد بود.
تئوری‌‌های پروالاستیک اساساً با مسائل مربوط به خاک و زمین شناسی شروع شد. این مسائل عموماً مربوط به ساختار‌های انبوه و دارای طبیعت سه بعدی می‌باشند. مسائل اختلاط، وابسته به انتشار موج، مکانیک کف دریا بعضی ازاین مسائل هستند. کاربرد تئوری پروالاستیک امروزه کاملا رشد کرده است. در سه دهه اخیر مدل پروالاستیک به طور وسیع و موفقیت آمیزی در بیومکانیک به کار برده شده است. تشابهاتی در خواص مکانیکی و رفتارژئومکانیک و ساختار‌های بیولوژیکی ویژه وجود دارد. انگیزه اولیه برای تحقیق چنین ساختارهایی اساسا مربوط به ساقه و برگ گیاهان می‌شود. این عناصر گیاهان کاربرد دوگان‌های دارند که یکی سفتی و استحکام ساختار را بالا می‌برد و دیگر اینکه دارای عروق بافتی است که آب را از ریشه به برگ‌ها می‌رساند. ساقه‌‌های گیاهان علفی و بافت چوبی ساقه از آب پر شده است، در گیاهان اولیه 85% از وزنشان را آب تشکیل می‌داد و بعدها این مقدار حدودا به 60% رسید. چنین ساختاری از گیاه به طور زیادی غیرایزوتروپ می‌باشد. سفتی محوری بیش از 20 برابر بزرگتر از سفتی عرضی برای بافت‌های چوبی می‌باشد. مشخصه اصلی چنین گیاهانی ساختار میکروشان می‌باشد که طوری طراحی شده است که آب را به طور محوری منتقل می‌کند. بنابراین طبق مدل گیاهان، مدلی از یک تیر پروالاستیک که آب میتواند در جهت محوری حرکت کند مدل شد. از طرفی بسیاری از تحقیقات و مقالات روی موادی که به طور استاتیکی ایزوتروپ هستند تحقیق کردند، که تئوری‌‌های آنها برای حالت غیر ایزوتروپ نیز استفاده می‌شود. اساس فرضیات فیزیکی هر دو یکسان می‌باشند اما بسیاری از ثابت‌های ماده و پیچیدگی‌‌های ریاضی آن کاهش می‌یابد. ما برای نزدیک کردن حالت غیرایزوتروپ به ایزوتروپ، ابعاد جسم را در جهت عمود بر حرکت سیال کوچک در نظر می‌گیریم. به این ترتیب نیاز به فرضیات جدید فیزیکی نبوده و تعدادی از پارامتر‌های ماده نیز حذف می‌شوند. مواد تشکیل دهنده عناصر تیر به صورت ایزوتروپ عرضی در مقطع عرضی صفحه در نظر گرفته می‌شود. این مطالعه یک متد و اصل تئوری برای تحقیق روی رفتار‌های مکانیکی اجزاعی که از چنین موادی ساخته شده است فراهم می‌کند. اینها محدود به مواد ساقه وتنه گیاهان، که انگیزه اصلی برای مدل چنین موادی بوده است نمی‌باشد بلکه مواد مصنوعی با رفتار مشابه نیز دارای اهمیت فراوانی می‌باشند. مواد پرو دارای رفتار متفاوتی نسبت به مواد غیر پرو دارند.
2-1. پروالاستیک و کاربرد آن
مواد پروالاستیک را می‌توان به دو دسته کلی طبیعی و مصنوعی تقسیم کرد. که دسته طبیعی مانند چوب، سنگ، خاک به صورت طبیعی در اطراف ما به وجود آمده‌اند و با انجام آزمایشاتی بر روی آنها مشخصات از جمله تخلخل اندازگیری می‌شود. اما دسته مصنوعی با توجه به نیاز مشخصات آنها تعیین و ساخته می‌شود.
2-1-1. دسته بندی مواد پرو الاستیک طبیعی
تخلخل‌ها را بر مبنای مختلفی همچون اندازه حفرهها و زمان تشکیل آنها طبقه بندی می‌کنند. در طبقه بندی بر مبنای اندازه حفرهها، تخلخل‌ها را به دو نوع ماکروسکوپی و میکروسکوپی تقسیم می‌کنند. در تقسیم بندی بر مبنای زمان تشکیل خلل و فرج موجود در سنگ یا رسوب، تخلخل را به انواع اولیه و ثانویه تقسیم می‌کنند.
2-1-1-1. انواع تخلخل بر اساس اندازه حفرات
تخلخل ماکروسکوپی
در این تخلخل قطر منافذ از 8 میکرون بیشتر است. در این منافذ، آب و مواد سیال دائما و به آسانی جریان پیدا می‌کنند و حرکت آنها تابع نیروی جاذبه می‌باشد. منافذ موجود در این نوع تخلخل در اثر انحلال مواد عملکرد فشار‌های تکتونیکی و یا شکستگی‌‌های ناشی از خشک شدن سنگ و رسوب بوجود می‌آیند. در رسوب‌‌های آبرفتی و در سنگ‌‌های با قابلیت انحلال زیاد (مثل آهک) به فراوانی قابل مشاهده هستند. شکستگی‌‌های ناشی از عمل کوهزایی یا انحلال آهک و رسوبات تبخیری حفرهها و مجاری قابل عبور مواد سیال را فراهم می‌کنند. در نتیجه آب و نفت در آنها جریان پیدا می‌کنند. اگر طبقات بالا و پایین آن غیر قابل نفوذ باشند، مخازن بزرگ آب و نفت در چنین سنگ‌هایی حاصل می‌شود.
تخلخل میکروسکوپی
در تخلخل میکروسکوپی قطر منافذ کوچکتر از 8 میکرون می‌باشد. در این منافذ آب و یا سایر سیالات به آسانی نمی‌توانند حرکت کنند. لذا در این نوع منافذ نیروی جاذبه در عبور و جریان مایعات موثر نیست و حرکت مایعات در این منافذ تابع قانون لوله‌‌های مویین می‌باشد. تخلخل میکروسکوپی در رسوبات رسی فراوان است. این رسوبات طبقات غیر قابل نفوذ هستند و آب را در منافذ کوچک خود جای داده و به زحمت آن را از دست می‌دهند. در واقع تخلخل موجود در رسوبات رسی از نوع غیر مفید بوده و منافذ و حفره‌‌های موجود در آنها به هم راه ندارند.
2-1-1-2. انواع تخلخل بر اساس زمان تشکیل
همچنین تخلخل میتواند بر اساس زمان تشکیل به دو دسته اولیه و ثانویه طبقه بندی شود، که تخلخل اولیه همزمان با رسوب گذاری ایجاد شده است (تخلخل ماسه سنگ عموما به صورت اولیه می‌باشد) و تخلخل ثانویه بعد از رسوب گذاری و مدفون شدن رسوبات تشکیل شده است. (تخلخل سنگ‌‌های کربنات عمدتاً از نوع ثانویه هستند)
93 - بررسی مبانی تئوری الاستیسیته مواد پروالاستیک - 85 صفحه فایل ورد (word)
