Tipovi, karakteristike i primjeri elastičnih materijala



elastični materijali su oni materijali koji imaju sposobnost da se odupru iskrivljenom ili izobličujućem utjecaju ili sili, a zatim se vrate u svoj izvorni oblik i veličinu kada se ista sila ukloni.

Linearna elastičnost naširoko se koristi u dizajnu i analizi konstrukcija kao što su grede, ploče i ploče.

Elastični materijali imaju veliku važnost za društvo jer se mnogi od njih koriste za izradu odjeće, guma, automobilskih dijelova itd..

Karakteristike elastičnih materijala

Kada se elastični materijal deformira vanjskom silom, on doživljava unutarnji otpor prema deformaciji i vraća ga u svoje prvobitno stanje ako vanjska sila više nije primijenjena.

U određenoj mjeri, većina krutih materijala pokazuje elastično ponašanje, ali postoji granica veličine sile i prateće deformacije unutar tog elastičnog oporavka..

Materijal se smatra elastičnim ako se može rastegnuti do 300% njegove izvorne duljine.

Iz tog razloga postoji granica elastičnosti, koja je najveća čvrstoća ili napetost po jedinici površine čvrstog materijala koji može izdržati trajnu deformaciju.

Za te materijale granica elastičnosti označava kraj njezina elastičnog ponašanja i početak njezina plastičnog ponašanja. Za najslabije materijale, naprezanje ili napetost na granici elastičnosti rezultira njegovim lomom.

Granica razvlačenja ovisi o tipu razmatrane krute tvari. Na primjer, metalna šipka može biti elastično rastegnuta do 1% svoje izvorne dužine.

Međutim, fragmenti određenih gumenih materijala mogu doživjeti produljenje do 1000%. Elastična svojstva većine namjera krutina imaju tendenciju pada između tih dviju krajnosti.

Možda biste mogli biti zainteresirani Kako se sintetizira rastezljivi materijal?

Vrste elastičnih materijala

Modeli elastičnih materijala Cauchy

U fizici, Cauchy elastični materijal je onaj u kojem se naprezanje / napetost svake točke određuje samo trenutnim stanjem deformacije u odnosu na proizvoljnu referentnu konfiguraciju. Ovaj tip materijala naziva se i jednostavnim elastičnim materijalom.

Polazeći od ove definicije, napetost u jednostavnom elastičnom materijalu ne ovisi o deformacijskom putu, povijesti deformacije ili vremenu koje je potrebno za postizanje te deformacije.

Ova definicija također implicira da su konstitutivne jednadžbe prostorno lokalne. To znači da na stres utječe samo stanje deformacija u susjedstvu u blizini dotične točke.

To također podrazumijeva da snaga tijela (kao što je gravitacija) i inercijalne sile ne mogu utjecati na svojstva materijala.

Jednostavni elastični materijali su matematička apstrakcija i nijedna stvarna materija ne odgovara savršeno ovoj definiciji.

Međutim, mnogi elastični materijali od praktičnog interesa kao što su željezo, plastika, drvo i beton mogu se smatrati jednostavnim elastičnim materijalima za potrebe analize naprezanja..

Iako napetost jednostavnih elastičnih materijala ovisi samo o stanju deformacije, rad od stresa / naprezanja može ovisiti o putu deformacije.

Stoga, jednostavni elastični materijal ima nekonzervativnu strukturu i napetost se ne može izvesti iz skalirane elastične potencijalne funkcije. U tom smislu, konzervativni materijali nazivaju se hiperelastični.

Hipoelastični materijali

Ti elastični materijali su oni koji imaju konstitutivnu jednadžbu neovisnu o mjerenjima konačnih napona osim u linearnom slučaju.

Modeli hipoelastičnih materijala razlikuju se od modela hiperelastičnih materijala ili jednostavnih elastičnih materijala jer se, osim u posebnim okolnostima, ne mogu izvesti iz funkcije gustoće energije deformacije (FDED).

Hipoelastični materijal može se strogo definirati kao model koji se modelira pomoću konstitutivne jednadžbe koja zadovoljava ova dva kriterija:

  • Napinjač napetosti Ø na vrijeme t to ovisi samo o redoslijedu u kojem je tijelo zauzelo svoje prošle konfiguracije, ali ne u vremenu u kojem su prošle konfiguracije prošle.

Kao poseban slučaj, ovaj kriterij uključuje jednostavan elastični materijal u kojem trenutna napetost ovisi samo o trenutnoj konfiguraciji umjesto o povijesti prošlih konfiguracija..

  • Postoji zatezač funkcije s vrijednošću G tako da Ø = G (Ø, L) u kojoj Ø je raspon tenzorske napetosti materijala i L je tenzor gradijenta prostorne brzine.

Hyperelastic materials

Ti se materijali nazivaju i zeleni elastični materijali. Oni su vrsta konstitutivne jednadžbe za idealno elastične materijale za koje je odnos između naprezanja izveden iz funkcije gustoće energije deformacije. Ovi materijali su poseban slučaj jednostavnih elastičnih materijala.

Za mnoge materijale, linearni elastični modeli ne opisuju ispravno promatrano ponašanje materijala.

Hiperrelastičnost omogućuje modeliranje ponašanja tih naprezanja i deformacija.

Ponašanje praznih i vulkaniziranih elastomera često čine hiperelastični ideal. Potpuni elastomeri, polimerne pjene i biološka tkiva također su modelirani s obzirom na hiperelastičnu idealizaciju.

Modeli hiperelastičnih materijala redovito se koriste za predstavljanje ponašanja velikih deformacija u materijalima.

Obično se koriste za modeliranje mehaničkog ponašanja i praznih i napunjenih elastomera.

Primjeri elastičnih materijala

1 - Prirodna guma

2. Spandex ili lycra

3-butilna guma (PIB)

4 - Fluoroelastomer

5 - Elastomeri

6 - etilen-propilen guma (EPR)

7- Resilin

8 - Stiren-butadien guma (SBR)

9- kloropren

10. Elastin

11- Gumeni epiklorhidrin

12- Najlon

13 - Terpene

14- Izoprenska guma

15- Poilbutadien

16- Nitrilna guma

17 - Stretch vinil

18 - Termoplastični elastomer

19- Silikonska guma

20- Etilen-propilen-dienska guma (EPDM)

21 - etilvinilacetat (EVA guma ili pjenast)

22- Halogenirana butilna guma (CIIR, BIIR)

23- Neopren

reference

  1. Vrste elastičnih materijala. Preuzeto s leaf.tv.
  2. Cauchy elastični materijal. Preuzeto s wikipedia.org.
  3. Primjeri elastičnih materijala (2017.) Oporavljeni od quora.com.
  4. Kako odabrati hiperelastični materijal (2017) Oporavio se od simscale.com
  5. Hyperlestic materijal. Preuzeto s wikipedia.org.