Elastiska materialtyper, egenskaper och exempel

De elastiska material är de material som har förmågan att motstå ett förvrängande eller deformerande inflytande eller kraft, och sedan återgå till sin ursprungliga form och storlek när samma kraft dras tillbaka.

Linjär elasticitet används ofta vid design och analys av strukturer som balkar, plattor och ark. Elastiska material har stor betydelse för samhället, eftersom många av dem används för att tillverka kläder, däck, bildelar etc..

Artikelindex

• 1 Egenskaper hos elastiska material
• 2 Typer av elastiska material
  • 2.1 Modeller av elastiska material typ Cauchy
  • 2.2 Hypoelastiska material
  • 2.3 Hyperelastiska material
  • 2.4 Exempel på elastiska material
• 3 Referenser

Elastiska materialegenskaper

När ett elastiskt material deformeras av en yttre kraft upplever det inre motstånd mot deformation och återställer det till sitt ursprungliga tillstånd om den yttre kraften inte längre appliceras..

Till viss del uppvisar de flesta fasta material elastiskt beteende, men det finns en gräns för kraftens storlek och den därmed sammanhängande deformationen inom denna elastiska återhämtning..

Ett material anses elastiskt om det kan sträckas upp till 300% av sin ursprungliga längd. Av denna anledning finns det en elastisk gräns, som är den största kraften eller spänningen per ytenhet av ett fast material som tål en permanent deformation..

För dessa material markerar sträckgränsen slutet på deras elastiska beteende och början på deras plastiska beteende. För svagare material resulterar spänning eller belastning på deras utbytespunkt i deras sprickor..

Elasticitetsgränsen beror på vilken typ av fast ämne som beaktas. Till exempel kan en metallstång förlängas elastiskt upp till 1% av sin ursprungliga längd..

Fragment av vissa gummiliknande material kan dock uppleva förlängningar på upp till 1000%. De elastiska egenskaperna hos de flesta avsedda fasta ämnen tenderar att falla mellan dessa två ytterligheter..

Du kanske är intresserad av Hur syntetiseras ett elastiskt material??

Typer av elastiska material

Modeller av elastiskt material av Cauchy-typ

I fysik är ett elastiskt Cauchy-material ett material där spänningen / spänningen för varje punkt endast bestäms av det aktuella deformationstillståndet med avseende på en godtycklig referenskonfiguration. Denna typ av material kallas också enkelt elastiskt material..

Baserat på denna definition beror spänningen i ett enkelt elastiskt material inte på deformationsvägen, deformationens historia eller den tid det tar att uppnå denna deformation..

Denna definition innebär också att de konstitutiva ekvationerna är rumsligt lokala. Detta innebär att stress endast påverkas av tillståndet för deformationer i ett område nära den aktuella punkten..

Det antyder också att kroppens kraft (såsom gravitation) och tröghetskrafterna inte kan påverka materialets egenskaper..

Enkla elastiska material är matematiska abstraktioner, och inget verkligt material passar perfekt till denna definition..

Emellertid kan många elastiska material av praktiskt intresse, såsom järn, plast, trä och betong, antas vara enkla elastiska material för spänningsanalysändamål..

Även om spänningen hos enkla elastiska material endast beror på deformationstillståndet, kan arbetet som utförs av spänning / stress bero på deformationsvägen.

Därför har ett enkelt elastiskt material en icke-konservativ struktur och spänning kan inte härledas från en skalad elastisk potentialfunktion. I den meningen kallas material som är konservativa hyperelastiska..

Hypoelastiska material

Dessa elastiska material är de som har en konstitutiv ekvation oberoende av de ändliga spänningsmätningarna utom i linjärt fall.

Modellerna av hypoelastiska material skiljer sig från modellerna av hyperelastiska material eller av enkla elastiska material eftersom de, förutom under särskilda omständigheter, inte kan härledas från en funktion av deformationsenergidensitet (FDED).

Ett hypoelastiskt material kan definieras noggrant som ett som modelleras med hjälp av en konstitutiv ekvation som uppfyller dessa två kriterier:

• Spännare eller just då t det beror bara på i vilken ordning kroppen har ockuperat sina tidigare konfigurationer, men inte på spännvidden som dessa tidigare konfigurationer har passerat.

Som ett speciellt fall inkluderar detta kriterium ett enkelt elastiskt material, i vilket strömspänningen endast beror på den aktuella konfigurationen snarare än historien om tidigare konfigurationer..

• Det finns en tensorfunktion med värde G så att eller = G (eller, L) i vilken eller är spännvidden för materialspänningen och L Låt rymdhastighetsgradienttensorn vara.

Hyperelastiska material

Dessa material kallas också Greens elastiska material. De är en typ av konstitutiv ekvation för idealiskt elastiska material för vilka förhållandet mellan spänning härrör från en töjningsenergifunktion. Dessa material är ett specialfall av enkla elastiska material.

För många material beskriver elastiska linjära modeller inte korrekt materialets observerade beteende..

Det vanligaste exemplet på denna klass av material är gummi, vars spänning-spänningsförhållande kan definieras som icke-linjär, elastisk, isotrop, obegriplig och i allmänhet oberoende av dess spänningsförhållande..

Hyperelasticitet ger ett sätt att modellera spänningsbeteendet hos dessa material..

Tomhetens och vulkaniserade elastomers beteende utgör ofta det hyperelastiska idealet. Fyllda elastomerer, polymerskum och biologiska vävnader modelleras också med tanke på hyperelastisk idealisering..

Hyperelastiska materialmodeller används regelbundet för att representera högspänningsbeteende i material..

De används vanligtvis för att modellera full och tom elastomer och mekaniskt beteende.

Exempel på elastiska material

1- Naturgummi

2- Spandex eller lycra

3- Butylgummi (PIB)

4- Fluorelastomer

5- Elastomerer

6- Etylen-propylengummi (EPR)

7- Resilin

8- Styren-butadiengummi (SBR)

9- Kloropren

10- Elastin

11- Gummi-epiklorhydrin

12- Nylon

13- Terpen

14- Isoprengummi

15- Poilbutadien

16- Nitrilgummi

17- Stretch vinyl

18- Termoplastisk elastomer

19- Silikongummi

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

21- Etylvinylacetat (EVA eller skumgummi)

22- Halogenerade butylgummi (CIIR, BIIR)

23- Neopren

Referenser

1. Typer av elastiska material. Återställd från leaf.tv.
2. Cauchy elastiskt material. Återställd från wikipedia.org.
3. Exempel på elastiska material (2017) Återställs från quora.com.
4. Hur man väljer ett hyperelastiskt material (2017) Återställt från simscale.com
5. Hyperlestiskt material. Återställd från wikipedia.org.