Elastiske materialer: Typer, egenskaper og eksempler

Elastiske materialer er de materialene som har evne til å motstå en forvrengende eller forvrengende påvirkning eller kraft, og deretter tilbake til sin opprinnelige form og størrelse når den samme kraften fjernes.

Linjær elastisitet er mye brukt i utforming og analyse av strukturer som bjelker, plater og ark.

Elastiske materialer har stor betydning for samfunnet, siden mange av dem er vant til å lage klær, dekk, bildeler etc.

Kjennetegn på elastiske materialer

Når et elastisk materiale deformeres med en ekstern kraft, opplever den en indre motstand mot deformasjonen og gjenoppretter den til sin opprinnelige tilstand dersom den eksterne kraften ikke lenger brukes.

Til en viss grad utviser de fleste faste materialer en elastisk oppførsel, men det er en grense for kraftens styrke og tilhørende deformasjon innenfor denne elastiske gjenvinningen.

Et materiale anses elastisk hvis det kan strekkes opp til 300% av sin opprinnelige lengde.

Av denne grunn er det en elastisk grense, som er den største styrken eller spenningen pr. Arealareal av et fast materiale som tåler permanent deformasjon.

For disse materialene markerer elastisitetsgrensen slutten av sin elastiske oppførsel og begynnelsen av sin plastiske oppførsel. For svakere materialer resulterer stress eller stress på deres utbyttestyrke i brudd.

Utbyttestyrken avhenger av hvilken type fast anseelse. For eksempel kan en metallstang strekkes elastisk opp til 1% av sin opprinnelige lengde.

Imidlertid kan fragmenter av visse gummi-materialer oppleve forlengelser på opptil 1000%. De elastiske egenskapene til mest hensiktlige faste stoffer har en tendens til å falle mellom disse to ekstremer.

Kanskje du kanskje er interessert Hvordan syntetiseres et strekkmateriale?

Typer av elastiske materialer

Modeller av elastiske materialer Cauchy

I fysikk er et Cauchy elastisk materiale en hvor spenningen / spenningen til hvert punkt bare bestemmes av den aktuelle deformasjonsformen med hensyn til en vilkårlig referansekonfigurasjon. Denne typen materiale kalles også enkelt elastisk materiale.

Med utgangspunkt i denne definisjonen er ikke spenningen i et enkelt elastisk materiale avhengig av deformasjonsbanen, deformasjonshistorien eller tiden det tar for å oppnå den deformasjonen.

Denne definisjonen innebærer også at de konstitutive ligningene er romlig lokale. Dette betyr at stress bare påvirkes av tilstanden til deformasjonene i et nabolag nær det aktuelle punktet.

Det innebærer også at styrken til en kropp (som tyngdekraften) og treghetskrefter ikke kan påvirke materialets egenskaper.

Enkle elastiske materialer er matematiske abstraksjoner, og ingen ekte materiale passer perfekt til denne definisjonen.

Imidlertid kan mange elastiske materialer av praktisk interesse som jern, plast, tre og betong antas som enkle elastiske materialer for stressanalyseformål.

Selv om spenningen av enkle elastiske materialer bare avhenger av deformasjonsstaten, kan arbeidet som utføres av stress / stress avhenge av deformasjonsbanen.

Derfor har et enkelt elastisk materiale en ikke-konservativ struktur, og spenningen kan ikke utledes av en skalert elastisk potensialfunksjon. I denne forstand kalles materialer som er konservative hyperelastiske.

Hypo-elastiske materialer

Disse elastiske materialene er de som har en konstitutiv ligning uavhengig av de endelige spenningsmålinger, bortsett fra i det lineære tilfelle.

Hypo-elastiske materialmodeller er forskjellige fra hyperelastiske materialmodeller eller enkle elastiske materialer siden, unntatt i spesielle tilfeller, kan de ikke utledes av en deformasjonsenergidensitet (FDED) -funksjon.

Et hypoelastisk materiale kan defineres grundig som en som er modellert ved hjelp av en konstitutiv ligning som oppfyller disse to kriteriene:

Spenningsspenningen ō ved tid t er bare avhengig av rekkefølgen i hvilken legemet har okkupert sine tidligere konfigurasjoner, men ikke i løpet av det som disse tidligere konfigurasjoner ble krysset.

Som et spesielt tilfelle omfatter dette kriteriet et enkelt elastisk materiale, der den nåværende spenningen bare avhenger av gjeldende konfigurasjon i stedet for historien til de siste konfigurasjonene.

Det er en tensor-funksjon med en G- verdi slik at ō = G ( ō, L ) hvor ō er spenningen av materialets spennings tensor og L er spatialhastighetsgradient tensor.

Hyperelastiske materialer

Disse materialene kalles også grønne elastiske materialer. De er en type konstitutiv ligning for idealt elastiske materialer som forholdet mellom stress er avledet av en deformasjonsenergitetthetsfunksjon. Disse materialene er et spesielt tilfelle av enkle elastiske materialer.

For mange materialer beskriver ikke lineære elastiske modeller riktig materialets observerte oppførsel.

Hyperrelastialitet gir en måte å modellere stress-belastning oppførsel av disse materialene.

Oppførselen til tomme og vulkaniserte elastomerer utgjør ofte det hyperelastiske idealet. Full elastomerer, polymerskum og biologiske vev er også modellert med hyperelastisk idealisering i tankene.

Modellene av hyperelastiske materialer brukes jevnlig til å representere en oppførsel av stor deformasjon i materialer.

De brukes vanligvis til å modellere mekanisk oppførsel og tomme og fulle elastomerer.