ELASTISKE MATERIALER: TYPER, EGENSKABER OG EKSEMPLER - KEMI - 2025

De elastiske materialer er de materialer, der har evnen til at modstå en påvirkning eller forvrængende eller deformerende kraft og derefter vende tilbage til sin oprindelige form og størrelse, når den samme kraft fjernes.

Lineær elasticitet er vidt brugt i design og analyse af strukturer såsom bjælker, plader og plader. Elastiske materialer er af stor betydning for samfundet, da mange af dem bruges til at fremstille tøj, dæk, bildele osv.

Elastiske materialers egenskaber

Når et elastisk materiale deformeres af en ydre kraft, oplever det en indre modstand mod deformation og gendanner det til sin oprindelige tilstand, hvis den ydre kraft ikke længere påføres.

I nogen grad udviser de fleste faste materialer elastisk opførsel, men der er en grænse for størrelsen af ​​kraften og den ledsagende deformation inden for denne elastiske genvinding.

Et materiale betragtes som elastisk, hvis det kan strækkes op til 300% af dets oprindelige længde. Af denne grund er der en elastisk grænse, som er den største kraft eller spænding pr. Enhedsareal af et fast materiale, som det kan modstå i tilfælde af permanent deformation.

For disse materialer markerer udbyttepunktet afslutningen på deres elastiske opførsel og begyndelsen på deres plastiske opførsel. For svagere materialer resulterer stress på deres udbyttepunkt i deres brud.

Elasticitetsgrænsen afhænger af den betragtede faste type. For eksempel kan en metalstang forlænges elastisk op til 1% af dens oprindelige længde.

Fragmenter af visse gummiholdige materialer kan dog opleve udvidelser på op til 1000%. De elastiske egenskaber ved de fleste faste faste stoffer falder ofte mellem disse to ekstremer.

Du er muligvis interesseret i Hvordan syntetiseres et elastisk materiale?

Typer af elastiske materialer

Modeller af elastiske materialer af typen Cauchy

I fysik er et Cauchy-elastisk materiale et, hvor spændingen / spændingen i hvert punkt kun bestemmes af den aktuelle deformeringstilstand med hensyn til en vilkårlig referencekonfiguration. Denne type materiale kaldes også simpelt elastisk materiale.

Baseret på denne definition afhænger spændingen i et simpelt elastisk materiale ikke af belastningsstien, stammehistorikken eller den tid det tager at opnå denne belastning.

Denne definition indebærer også, at de konstitutive ligninger er rumligt lokale. Dette betyder, at stress kun påvirkes af deformationernes tilstand i et kvarter tæt på det aktuelle punkt.

Det indebærer også, at kraften i et legeme (såsom tyngdekraft) og inertiens kræfter ikke kan påvirke materialets egenskaber.

Enkle elastiske materialer er matematiske abstraktioner, og intet rigtigt materiale passer perfekt til denne definition.

Imidlertid kan mange elastiske materialer af praktisk interesse, såsom jern, plast, træ og beton, antages at være enkle elastiske materialer til stressanalyseformål.

Selvom stressen ved enkle elastiske materialer kun afhænger af deformeringstilstanden, kan det arbejde, der udføres af stress / stress, afhænge af deformationsvejen.

Derfor har et simpelt elastisk materiale en ikke-konservativ struktur, og stress kan ikke afledes fra en skaleret elastisk potentialfunktion. I denne forstand kaldes materialer, der er konservative, hyperelastiske.

Hypoelastiske materialer

Disse elastiske materialer er dem, der har en konstitutiv ligning uafhængig af de endelige spændingsmålinger undtagen i det lineære tilfælde.

Modeller med hypoelastisk materiale adskiller sig fra modeller med hyperelastisk materiale eller enkle elastiske materialemodeller, idet de, undtagen under særlige omstændigheder, ikke kan udledes af en funktion af deformation energy density (FDED).

Et hypoelastisk materiale kan defineres nøje som et, der er modelleret ved hjælp af en konstitutiv ligning, der opfylder disse to kriterier:

• Spændings-tensoren ō på tidspunktet t afhænger kun af den rækkefølge, i hvilken kroppen har besat sine fortidskonfigurationer, men ikke af den periode, hvor disse fortidskonfigurationer blev gennemkørt.

Som et specielt tilfælde inkluderer dette kriterium et simpelt elastisk materiale, hvor den aktuelle spænding kun afhænger af den aktuelle konfiguration snarere end historien om tidligere konfigurationer.

• Der er en tensor-funktion med værdien G, således at ō = G (ō, L), hvor ō er spændvidden for materialets spændingstensor og L er rumhastighedsgradienttensoren.

Hyperelastiske materialer

Disse materialer kaldes også Grøns elastiske materialer. De er en type konstitutiv ligning for ideelt elastiske materialer, for hvilke forholdet mellem spænding er afledt af en stammeenergidensitetsfunktion. Disse materialer er et specielt tilfælde af enkle elastiske materialer.

For mange materialer beskriver lineære elastiske modeller ikke korrekt den observerede opførsel af materialet.

Det mest almindelige eksempel på denne materialeklasse er gummi, hvis forhold mellem stress-spænding kan defineres som ikke-lineær, elastisk, isotropisk, uforståelig og generelt uafhængig af dens spændingsforhold.

Hyperelasticitet giver en måde at modellere sådanne materialers stress-spænding opførsel på.

Opførsel af tomme og vulkaniserede elastomerer er ofte i overensstemmelse med det hyperelastiske ideal. Fyldte elastomerer, polymerskum og biologisk væv modelleres også med hyperelastisk idealisering i tankerne.

Hyperelastiske materialemodeller bruges regelmæssigt til at repræsentere høj belastningsadfærd i materialer.

De bruges normalt til at modellere fuld og tom elastomer og mekanisk opførsel.

Eksempler på elastiske materialer

1- Naturlig gummi

2- Spandex eller lycra

3- Butylgummi (PIB)

4 - Fluorelastomer

5 - Elastomerer

6- Ethylen-propylengummi (EPR)

7- Resilin

8- Styren-butadien gummi (SBR)

9- Chloropren

10- Elastin

11- Gummiepichlorhydrin

12- Nylon

nylon

13 - Terpene

14- Isopren gummi

15- Poilbutadien

16- Nitrilgummi

17- Stræk vinyl

18- Termoplastisk elastomer

19- Silikongummi

20- Ethylen-propylen-diengummi (EPDM)

21- Ethylvinylacetat (EVA eller skumgummi)

22- Halogeniserede butylgummier (CIIR, BIIR)

23- Neopren

Referencer

1. Typer af elastiske materialer. Gendannes fra leaf.tv.
2. Cauchy elastisk materiale. Gendannet fra wikipedia.org.
3. Eksempler på elastiske materialer (2017) Gendannet fra quora.com.
4. Sådan vælges et hyperelastisk materiale (2017) Gendannet fra simscale.com
5. Hyperlestisk materiale. Gendannet fra wikipedia.org.