Zdieľam:
Typy elastických materiálov, charakteristiky a príklady
elastické materiály sú tie materiály, ktoré sú schopné odolať deformujúcemu alebo deformujúcemu vplyvu alebo sile, a potom, keď sa odstráni rovnaká sila, vrátia sa do pôvodného tvaru a veľkosti.
Lineárna elasticita sa široko používa pri navrhovaní a analýze konštrukcií, ako sú nosníky, dosky a plechy.
Elastické materiály majú veľký význam pre spoločnosť, pretože mnohé z nich sa používajú na výrobu oblečenia, pneumatík, automobilových súčiastok atď..
Vlastnosti elastických materiálov
Keď sa elastický materiál deformuje vonkajšou silou, zažíva vnútorný odpor voči deformácii a obnovuje ho do pôvodného stavu, ak sa vonkajšia sila už neuplatňuje..
Do určitej miery väčšina tuhých materiálov vykazuje elastické správanie, ale v tomto elastickom znovuzískaní je obmedzená veľkosť sily a sprievodná deformácia..
Materiál sa považuje za elastický, ak sa dá natiahnuť až na 300% svojej pôvodnej dĺžky.
Z tohto dôvodu existuje medza pružnosti, ktorá je najväčšou pevnosťou alebo ťahom na jednotku plochy pevného materiálu, ktorý môže odolať trvalej deformácii..
Pre tieto materiály hranica elasticity označuje koniec jej pružného správania a začiatok jej plastického správania. V prípade najslabších materiálov vedie napätie alebo napätie na jeho medze pružnosti k jeho lomu.
Medza klzu závisí od typu uvažovanej pevnej látky. Napríklad kovová tyč môže byť elasticky napnutá až do 1% svojej pôvodnej dĺžky.
Fragmenty určitých gumovitých materiálov však môžu mať predĺženie až 1000%. Elastické vlastnosti väčšiny tuhých látok majú tendenciu spadať medzi tieto dva extrémy.
Možno by vás mohlo zaujímať Ako sa syntetizuje elastický materiál?
Typy elastických materiálov
Modely elastických materiálov Cauchy
Vo fyzike je Cauchyho elastický materiál taký, v ktorom napätie / napätie každého bodu je určené iba aktuálnym stavom deformácie vzhľadom na ľubovoľnú referenčnú konfiguráciu. Tento typ materiálu sa tiež nazýva jednoduchý elastický materiál.
Vychádzajúc z tejto definície, napätie v jednoduchom elastickom materiáli nezávisí od deformačnej dráhy, histórie deformácie alebo času potrebného na dosiahnutie tejto deformácie..
Táto definícia tiež znamená, že konštitutívne rovnice sú priestorovo lokálne. To znamená, že napätie je ovplyvnené len stavom deformácií v susedstve v blízkosti daného bodu.
To tiež znamená, že pevnosť telesa (ako je gravitácia) a zotrvačné sily nemôžu ovplyvniť vlastnosti materiálu.
Jednoduché elastické materiály sú matematické abstrakcie a žiadny reálny materiál dokonale nezodpovedá tejto definícii.
Avšak mnoho elastických materiálov praktického záujmu, ako je železo, plast, drevo a betón, možno považovať za jednoduché elastické materiály na účely analýzy napätia..
Aj keď napätie jednoduchých elastických materiálov závisí len od stavu deformácie, práca vykonávaná namáhaním / namáhaním môže závisieť od deformačnej dráhy..
Jednoduchý elastický materiál má preto nekonzervatívnu štruktúru a napätie nemôže byť odvodené od funkcie škálovaného elastického potenciálu. V tomto zmysle sa materiály, ktoré sú konzervatívne, nazývajú hyperelastické.
Hypoelastické materiály
Tieto elastické materiály sú tie, ktoré majú konštitutívnu rovnicu nezávislú od merania konečného napätia s výnimkou lineárneho prípadu.
Modely hypoelastického materiálu sú odlišné od modelov hyperelastického materiálu alebo jednoduchých elastických materiálov, pretože okrem špecifických okolností nemôžu byť odvodené z funkcie hustoty deformačnej energie (FDED)..
Hypoelastický materiál môže byť presne definovaný ako ten, ktorý je modelovaný pomocou konštitutívnej rovnice, ktorá spĺňa tieto dve kritériá:
- Napínač napnutia ö čas T záleží len na poradí, v akom telo obsadilo svoje predchádzajúce konfigurácie, ale nie v čase, keď boli tieto minulé konfigurácie prekročené.
Zvláštnym prípadom tohto kritéria je jednoduchý elastický materiál, v ktorom prúdové napätie závisí len od aktuálnej konfigurácie namiesto histórie predchádzajúcich konfigurácií..
- K dispozícii je napínač funkcie s hodnotou G tak ö = G (ö, L), v ktorom ö je rozpätie ťahového napätia materiálu a. \ t L tenzor priestorovej rýchlosti.
Hyperelastické materiály
Tieto materiály sa tiež nazývajú zelené elastické materiály. Ide o typ konštitutívnej rovnice pre ideálne elastické materiály, pre ktoré je vzťah medzi napätím odvodený z funkcie hustoty deformačnej energie. Tieto materiály sú špeciálnym prípadom jednoduchých elastických materiálov.
Pri mnohých materiáloch lineárne elastické modely neopisujú správne pozorované správanie materiálu.
Hyperrelasticita poskytuje spôsob, ako modelovať napäťovo-deformačné správanie týchto materiálov.
Chovanie prázdnych a vulkanizovaných elastomérov často predstavuje hyperelastický ideál. Úplné elastoméry, polymérne peny a biologické tkanivá sú tiež modelované s ohľadom na hyperelastickú idealizáciu.
Modely hyperelastických materiálov sa pravidelne používajú na reprezentáciu správania veľkej deformácie v materiáloch.
Zvyčajne sa používajú na modelovanie mechanického správania a prázdnych a naplnených elastomérov.
Príklady elastických materiálov
1 - Prírodný kaučuk
2- Spandex alebo lycra
3-butylová guma (PIB)
4-Fluóroelastomér
5- Elastoméry
6- etylén-propylénová guma (EPR)
7- Resilin
8- Styrén-butadiénová guma (SBR)
9- Chloroprén
10- Elastín
11- Gumový epichlórhydrín
12- Nylon
13- Terpene
14- Izoprénová guma
15-Poilbutadién
16-Nitrilkaučuk
17- Stretch vinyl
18- Termoplastický elastomér
19- Silikónová guma
20- Etylén-propylén-diénová guma (EPDM)
21-etylvinylacetát (EVA kaučuk alebo penový)
22- Halogénovaný butylový kaučuk (CIIR, BIIR)
23- Neoprén
referencie
- Typy elastických materiálov. Zdroj: leaf.tv.
- Cauchyho elastický materiál. Zdroj: wikipedia.org.
- Príklady elastických materiálov (2017) Obnovené z quora.com.
- Ako si vybrať hyperelastický materiál (2017) Obnovený zo simscale.com
- Hyperlestický materiál. Zdroj: wikipedia.org.