ELASTICKÉ MATERIÁLY: TYPY, VLASTNOSTI A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2024

Tieto elastické materiály sú tie materiály, ktoré majú schopnosť odolávať vplyv alebo narušenie alebo deformačných síl, a potom sa vráti do svojho pôvodného tvaru a veľkosti, že je rovnaká sila odstránená.

Lineárna elasticita sa široko používa pri navrhovaní a analýze štruktúr, ako sú trámy, dosky a listy. Elastické materiály majú pre spoločnosť veľký význam, pretože mnohé z nich sa používajú na výrobu odevov, pneumatík, automobilových dielov atď.

Vlastnosti elastických materiálov

Ak je elastický materiál deformovaný vonkajšou silou, pociťuje vnútorný odpor proti deformácii a obnoví sa do pôvodného stavu, ak sa vonkajšia sila už neuplatňuje.

Väčšina pevných materiálov prejavuje do určitej miery elastické správanie, ale v rámci tohto elastického zotavenia existuje medza veľkosti sily a sprievodnej deformácie.

Materiál sa považuje za elastický, ak sa dá roztiahnuť až na 300% svojej pôvodnej dĺžky. Z tohto dôvodu existuje elastická medza, ktorá je najväčšou silou alebo ťahom na jednotku plochy pevného materiálu, ktorú dokáže vydržať v prípade trvalej deformácie.

V prípade týchto materiálov je medza klzu na konci ich elastického správania a začiatku ich plastického správania. Pri slabších materiáloch vedie k ich zlomeniu zlomenina.

Limit elasticity závisí od typu uvažovanej pevnej látky. Napríklad kovová tyč môže byť elasticky predĺžená až do 1% svojej pôvodnej dĺžky.

Fragmenty určitých gumových materiálov však môžu mať predĺženie až do 1000%. Elastické vlastnosti tuhých látok s najväčším úmyslom majú tendenciu klesať medzi týmito dvoma extrémami.

Možno vás bude zaujímať Ako sa vyrába elastický materiál?

Druhy elastických materiálov

Modely elastických materiálov typu Cauchy

Vo fyzike je elastický materiál Cauchy taký, v ktorom je napätie / napätie každého bodu určené iba aktuálnym stavom deformácie vzhľadom na ľubovoľnú referenčnú konfiguráciu. Tento typ materiálu sa tiež nazýva jednoduchý elastický materiál.

Na základe tejto definície napätie v jednoduchom elastickom materiáli nezávisí od dráhy deformácie, histórie deformácie alebo času, ktorý je potrebný na dosiahnutie tohto deformácie.

Táto definícia tiež znamená, že konštitučné rovnice sú priestorovo lokálne. To znamená, že stres je ovplyvňovaný iba stavom deformácií v susedstve blízko predmetného bodu.

To tiež znamená, že sila tela (ako je gravitácia) a sily zotrvačnosti nemôžu ovplyvniť vlastnosti materiálu.

Jednoduché elastické materiály sú matematické abstrakcie a žiadny skutočný materiál sa dokonale nehodí k tejto definícii.

Mnoho elastických materiálov praktického záujmu, ako je železo, plast, drevo a betón, sa však môže považovať za jednoduché elastické materiály na účely analýzy napätia.

Aj keď namáhanie jednoduchých elastických materiálov závisí iba od stavu deformácie, práca namáhaná / namáhaná môže závisieť od deformačnej dráhy.

Jednoduchý elastický materiál má preto nekonzervatívnu štruktúru a napätie sa nedá odvodiť z funkcie zmenšeného 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 konečných napätí, s výnimkou lineárneho prípadu.

Modely hypoelastických materiálov sa líšia od modelov hyperelastických materiálov alebo jednoduchých elastických materiálov, pretože s výnimkou konkrétnych okolností ich nemožno odvodiť z funkcie hustoty deformačnej energie (FDED).

Hypoelastický materiál možno presne definovať ako materiál, ktorý je modelovaný pomocou konštitučnej rovnice, ktorá spĺňa tieto dve kritériá:

• Tenzor napätia ō v čase t závisí iba od poradia, v ktorom telo obsadilo svoje minulé konfigurácie, ale nie od obdobia, v ktorom tieto minulé konfigurácie prešli.

Ako výnimočný prípad toto kritérium obsahuje jednoduchý elastický materiál, v ktorom súčasné napätie závisí skôr od aktuálnej konfigurácie ako od histórie minulých konfigurácií.

• Existuje tenzorová funkcia s hodnotou G taká, že ō = G ( ō , L ), v ktorom ō je rozpätie tenzora napätia materiálu a L je tenzor gradientu rýchlosti priestoru.

Hyperelastické materiály

Tieto materiály sa tiež nazývajú Greenove elastické materiály. Sú typom konštitučnej rovnice pre ideálne elastické materiály, pre ktoré je vzťah medzi napätím odvodený z funkcie hustoty energie deformácie. Tieto materiály sú špeciálnym prípadom jednoduchých elastických materiálov.

Pri mnohých materiáloch lineárne elastické modely neopisujú správne pozorované správanie sa materiálu.

Najbežnejším príkladom tejto triedy materiálov je guma, ktorej vzťah medzi napätím a napätím možno definovať ako nelineárny, elastický, izotropný, nepochopiteľný a vo všeobecnosti nezávislý od pomeru napätia.

Hyperelasticita poskytuje spôsob, ako modelovať správanie týchto materiálov pri napätí a napätí.

Správanie sa prázdnych a vulkanizovaných elastomérov často zodpovedá hyperelastickému ideálu. Naplnené elastoméry, polymérne peny a biologické tkanivá sú tiež modelované s ohľadom na hyperelastickú idealizáciu.

Hyperelastické materiálové modely sa pravidelne používajú na vyjadrenie vysokého napätia v materiáloch.

Zvyčajne sa používajú na modelovanie úplného a prázdneho elastoméru a mechanického správania.

Príklady elastických materiálov

1 - Prírodný kaučuk

2 - Spandex alebo lycra

3- Butylová guma (PIB)

4-fluórelastomér

5 - Elastoméry

6- etylén-propylénový kaučuk (EPR)

7- Resilín

8- styrén-butadiénový kaučuk (SBR)

9 - Chloroprén

10 - Elastín

11 - Epichlórhydrín gumy

12 - Nylon

nylon

13 - Terpén

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 alebo penová guma)

22 - Halogenizované butylové kaučuky (CIIR, BIIR)

23- Neoprén

Referencie

1. Druhy elastických materiálov. Získané z leaf.tv.
2. Elastický materiál Cauchy. Obnovené z wikipedia.org.
3. Príklady elastických materiálov (2017) Získané z webu quora.com.
4. Ako si vybrať hyperelastický materiál (2017) Obnovené zo stránok simscale.com
5. Hyperesticídny materiál. Obnovené z wikipedia.org.