Typy elastických materiálů, charakteristika a příklady



elastické materiály jsou to materiály, které mají schopnost odolat deformujícímu nebo deformujícímu vlivu nebo síle, a poté se vrátí ke svému původnímu tvaru a velikosti, když se odstraní stejná síla.

Lineární elasticita je široce používána při návrhu a analýze konstrukcí, jako jsou nosníky, desky a plechy.

Elastické materiály mají velký význam pro společnost, protože mnohé z nich se používají k výrobě oděvů, pneumatik, automobilových dílů atd..

Charakteristika elastických materiálů

Když je elastický materiál deformován vnější silou, prochází vnitřním odporem vůči deformaci a obnovuje ho do původního stavu, pokud vnější síla již není aplikována..

Do určité míry většina pevných materiálů vykazuje elastické chování, ale v tomto elastickém zotavení je omezena velikost síly a doprovodná deformace..

Materiál je považován za elastický, pokud může být natažen až na 300% své původní délky.

Z tohoto důvodu existuje mez pružnosti, která je největší pevností nebo tahem na jednotku plochy pevného materiálu, který může odolat trvalé deformaci..

Pro tyto materiály, mez pružnosti označuje konec jeho pružného chování a začátek jeho plastického chování. Pro nejslabší materiály má napětí nebo napětí na jeho mez pružnosti za následek jeho lom.

Mez kluzu závisí na typu uvažované pevné látky. Například kovová tyč může být elasticky natažena až na 1% své původní délky.

Fragmenty některých gumovitých materiálů však mohou vykazovat prodloužení až o 1000%. Elastické vlastnosti většiny záměrných pevných látek mají tendenci spadat mezi tyto dva extrémy.

Možná by vás mohlo zajímat Jak se syntetizuje elastický materiál?

Typy elastických materiálů

Modely elastických materiálů Cauchy

Ve fyzice, Cauchy elastický materiál je jeden ve kterém napětí / napětí každého bodu je určováno jen aktuálním stavem deformace s ohledem na libovolnou referenční konfiguraci. Tento typ materiálu se také nazývá jednoduchý elastický materiál.

Vycházeje z této definice, napětí v jednoduchém elastickém materiálu nezávisí na deformační dráze, historii deformace nebo době, která trvá k dosažení této deformace..

Tato definice také znamená, že konstitutivní rovnice jsou prostorově lokální. To znamená, že stres je ovlivněn pouze stavem deformací v sousedství v blízkosti daného bodu.

To také znamená, že síla těla (jako gravitace) a setrvačné síly nemohou ovlivnit vlastnosti materiálu.

Jednoduché elastické materiály jsou matematické abstrakce a žádný skutečný materiál perfektně neodpovídá této definici.

Mnoho jednoduchých elastických materiálů, jako je železo, plast, dřevo a beton, však lze považovat za jednoduché elastické materiály pro účely analýzy napětí..

Ačkoli napětí jednoduchých elastických materiálů závisí pouze na stavu deformace, práce prováděná napětím / napětím může záviset na deformační dráze..

Jednoduchý elastický materiál má proto nekonzervativní strukturu a napětí nemůže být odvozeno z funkce škálovaného elastického potenciálu. V tomto smyslu se materiály, které jsou konzervativní, nazývají hyperelastické.

Hypoelastické materiály

Tyto elastické materiály jsou ty, které mají konstitutivní rovnici nezávislou na měření konečných napětí s výjimkou lineárního případu.

Modely hypo-elastického materiálu se liší od modelů hyperelastických materiálů nebo jednoduchých elastických materiálů, protože kromě zvláštních okolností nemohou být odvozeny z funkce hustoty deformační energie (FDED)..

Hypoelastický materiál může být přesně definován jako materiál, který je modelován pomocí konstitutivní rovnice, která splňuje tato dvě kritéria:

  • Napínač napětí ō čas t záleží pouze na pořadí, ve kterém tělo obsadilo své minulé konfigurace, ale ne v době, kdy byly tyto minulé konfigurace překročeny.

Jako zvláštní případ toto kritérium zahrnuje jednoduchý elastický materiál, ve kterém aktuální napětí závisí pouze na aktuální konfiguraci namísto historie předchozích konfigurací.

  • K dispozici je napínač funkce s hodnotou G tak ō = G (ō, L), ve kterém ō je rozpětí tenzorového napětí materiálu a L tenzor prostorové rychlosti.

Hyperelastické materiály

Tyto materiály se také nazývají zelené elastické materiály. Jedná se o typ konstitutivní rovnice pro ideálně elastické materiály, pro které je vztah mezi napětím odvozen z funkce hustoty deformační energie. Tyto materiály jsou speciálním případem jednoduchých elastických materiálů.

U mnoha materiálů lineární elastické modely neuvádějí správně pozorované chování materiálu.

Hyperrelasticita poskytuje způsob modelování chování napětí a deformace těchto materiálů.

Chování prázdných a vulkanizovaných elastomerů často tvoří hyperelastický ideál. Plné elastomery, polymerní pěny a biologické tkáně jsou také modelovány s hyperelastickou idealizací.

Modely hyperelastických materiálů jsou pravidelně používány k reprezentaci chování velké deformace v materiálech.

Obvykle se používají pro modelování mechanického chování a prázdných a naplněných elastomerů.

Příklady elastických materiálů

1 - Přírodní kaučuk

2- Spandex nebo lycra

3-butylová pryž (PIB)

4 - Fluoroelastomer

5- Elastomery

6- Ethylen-propylenová pryž (EPR)

7- Resilin

8- Styren-butadienový kaučuk (SBR)

9- Chloropren

10- Elastin

11- Gumový epichlorhydrin

12- Nylon

13- Terpene

14- Izoprenová pryž

15- Poilbutadien

16- Nitrilkaučuk

17- Stretch vinyl

18- Termoplastický elastomer

19- Silikonová pryž

20- Ethylen-propylen-dienová pryž (EPDM)

21-Ethylvinylacetát (EVA kaučuk nebo pěna)

22- Halogenovaný butylkaučuk (CIIR, BIIR)

23- Neopren

Odkazy

  1. Typy elastických materiálů. Zdroj: leaf.tv.
  2. Cauchyho elastický materiál. Zdroj: wikipedia.org.
  3. Příklady elastických materiálů (2017) Obnoveno z quora.com.
  4. Jak si vybrat hyperelastický materiál (2017) Obnoveno ze simscale.com
  5. Hyperlestický materiál. Zdroj: wikipedia.org.