Elastiske materialetyper, egenskaber og eksempler

Det elastiske materialer er de materialer, der har evnen til at modstå en forvrængende eller deformerende indflydelse eller kraft, og derefter vende tilbage til deres oprindelige form og størrelse, når den samme kraft trækkes tilbage.

Lineær elasticitet anvendes i vid udstrækning til design og analyse af strukturer såsom bjælker, plader og plader. Elastiske materialer har stor betydning for samfundet, da mange af dem bruges til at fremstille tøj, dæk, bildele osv..

Artikelindeks

• 1 Egenskaber ved elastiske materialer
• 2 Typer af elastiske materialer
  • 2.1 Modeller af elastiske materialer af typen Cauchy
  • 2.2 Hypoelastiske materialer
  • 2.3 Hyperelastiske materialer
  • 2.4 Eksempler på elastiske materialer
• 3 Referencer

Elastiske materialeegenskaber

Når et elastisk materiale deformeres af en ekstern kraft, oplever det intern modstand mod deformation og gendanner det til sin oprindelige tilstand, hvis den ydre kraft ikke længere påføres..

I en vis grad udviser de fleste faste materialer elastisk adfærd, men der er en grænse for kraftens størrelse og den ledsagende deformation inden for dette elastiske opsving..

Et materiale betragtes som elastisk, hvis det kan strækkes op til 300% af dets oprindelige længde. Af denne grund er der en elastisk grænse, der er den største kraft eller spænding pr. Arealenhed af et fast materiale, der kan modstå en permanent deformation..

For disse materialer markerer flydepunktet slutningen på deres elastiske opførsel og begyndelsen på deres plastiske opførsel. For svagere materialer resulterer stress eller belastning i deres flydepunkt i deres brud..

Elasticitetsgrænsen afhænger af typen af ​​fast stof, der betragtes. For eksempel kan en metalstang strækkes elastisk op til 1% af sin oprindelige længde..

Imidlertid kan fragmenter af visse gummiagtige materialer opleve udvidelser på op til 1000%. De elastiske egenskaber af de fleste faste stoffer med fast hensigt har tendens til at falde mellem disse to ekstremer..

Du er måske interesseret i Hvordan syntetiseres et elastisk materiale??

Typer af elastiske materialer

Modeller af elastisk materiale af Cauchy-typen

I fysik er et Cauchy-elastisk materiale et, hvor spændingen / spændingen i hvert punkt kun bestemmes af den aktuelle deformationstilstand i forhold til en vilkårlig referencekonfiguration. Denne type materiale kaldes også simpelt elastisk materiale..

Baseret på denne definition afhænger spændingen i et simpelt elastisk materiale ikke af deformationsstien, historien om deformationen eller den tid det tager at opnå denne deformation..

Denne definition indebærer også, at de konstitutive ligninger er rumligt lokale. Dette betyder, at stress kun påvirkes af tilstanden af ​​deformationerne i et kvarter tæt på det pågældende punkt..

Det indebærer også, at kroppens kraft (såsom tyngdekraften) og inertikræfterne ikke kan påvirke materialets egenskaber..

Enkle elastiske materialer er matematiske abstraktioner, og intet rigtigt materiale passer perfekt til denne definition..

Imidlertid kan mange elastiske materialer af praktisk interesse, såsom jern, plast, træ og beton, antages at være enkle elastiske materialer til stressanalyseformål..

Selvom spændingen af ​​enkle elastiske materialer kun afhænger af deformationens tilstand, kan arbejdet udført af stress / stress afhænge af deformationsstien.

Derfor har et simpelt elastisk materiale en ikke-konservativ struktur, og stress kan ikke afledes af en skaleret elastisk potentialefunktion. I denne forstand kaldes materialer, der er konservative, hyperelastiske..

Hypoelastiske materialer

Disse elastiske materialer er dem, der har en konstitutiv ligning uafhængig af de endelige spændingsmålinger undtagen i det lineære tilfælde.

Modellerne af hypoelastiske materialer er forskellige fra modellerne af hyperelastiske materialer eller af enkle elastiske materialer, da de med undtagelse af særlige omstændigheder ikke kan stamme fra en funktion af deformationsenergitæthed (FDED).

Et hypoelastisk materiale kan defineres strengt som et, der er modelleret ved hjælp af en konstitutiv ligning, der opfylder disse to kriterier:

• Strammer spænding eller på det tidspunkt t det afhænger kun af rækkefølgen, hvor kroppen har besat sine tidligere konfigurationer, men ikke af det tidsrum, hvori disse tidligere konfigurationer blev krydset.

Som et specielt tilfælde inkluderer dette kriterium et simpelt elastisk materiale, hvor den aktuelle spænding kun afhænger af den aktuelle konfiguration snarere end historien om tidligere konfigurationer..

• Der er en tensorfunktion med værdi G så det eller = G (eller, L) hvori eller er spændingen for materialets spændingstensor og L Lad rumhastighedsgradientensoren være.

Hyperelastiske materialer

Disse materialer kaldes også Green's elastiske materialer. De er en form for konstituerende ligning til ideelt elastiske materialer, for hvilke forholdet mellem stress er afledt af en belastningsenergitæthedsfunktion. Disse materialer er et specielt tilfælde af enkle elastiske materialer.

For mange materialer beskriver elastiske lineære modeller ikke materialets observerede opførsel korrekt..

Det mest almindelige eksempel på denne klasse af materiale er gummi, hvis spændingsspændingsforhold kan defineres som ikke-lineært, elastisk, isotrop, uforståeligt og generelt uafhængigt af dets stressforhold..

Hyperelasticitet giver en måde at modellere disse materialers stressspændingsadfærd på..

Opførelsen af ​​ugyldige og vulkaniserede elastomerer udgør ofte det hyperelastiske ideal. Fyldte elastomerer, polymerskum og biologisk væv modelleres også med hyperelastisk idealisering i tankerne..

Hyperelastiske materialemodeller bruges regelmæssigt til at repræsentere høj belastningsadfærd i materialer..

De bruges normalt til at modellere fuld og tom elastomer og mekanisk opførsel.

Eksempler på elastiske materialer

1- Naturgummi

2- Spandex eller lycra

3- Butylgummi (PIB)

4- Fluorelastomer

5- Elastomerer

6- Ethylen-propylengummi (EPR)

7- Resilin

8- Styren-butadiengummi (SBR)

9- Chloropren

10- Elastin

11- Gummiepichlorhydrin

12- Nylon

13- Terpen

14- Isoprengummi

15- Poilbutadien

16- Nitrilgummi

17- Stretch vinyl

18- Termoplastisk elastomer

19- Silikongummi

20- Ethylen-propylen-dien-gummi (EPDM)

21- Ethylvinylacetat (EVA eller skumgummi)

22- Halogeneret butylgummi (CIIR, BIIR)

23- Neopren

Referencer

1. Typer af elastiske materialer. Gendannet fra leaf.tv.
2. Cauchy elastisk materiale. Gendannet fra wikipedia.org.
3. Eksempler på elastiske materialer (2017) Gendannet fra quora.com.
4. Sådan vælger du et hyperelastisk materiale (2017) Gendannet fra simscale.com
5. Hyperlestisk materiale. Gendannet fra wikipedia.org.