ELASTISKA MATERIAL: TYPER, EGENSKAPER OCH EXEMPEL - KEMI - 2026

De elastiska materialen är de material som har förmågan att motstå en påverkan eller förvrängning eller deformeringskraft och sedan återgå till sin ursprungliga form och storlek när samma kraft avlägsnas.

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

Elastiska materialegenskaper

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

I viss utsträckning uppvisar de flesta fasta material elastiskt beteende, men det finns en gräns för kraften och den åtföljande deformationen i denna elastiska återhämtning.

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

För dessa material markerar avkastningspunkten slutet på deras elastiska beteende och början på deras plastiska beteende. För svagare material resulterar stress på deras utbytespunkt i deras sprickor.

Elasticitetsgränsen beror på typen av fast material som beaktas. Till exempel kan en metallstång elastiskt förlängas upp till 1% av dess ursprungliga längd.

Fragment av vissa gummiaktiga material kan emellertid 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 elastiska material av typen Cauchy

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

Baserat på denna definition beror inte spänningen i ett enkelt elastiskt material på töjningsvägen, töjningshistoriken eller den tid det tar att uppnå denna töjning.

Denna definition innebär också att de konstitutiva ekvationerna är rumsligt lokala. Detta innebär att stress endast påverkas av deformationsläget i ett kvarter nära den aktuella punkten.

Det innebär också att en kropps kraft (som tyngdkraften) och tröghetskrafterna inte kan påverka materialets egenskaper.

Enkla elastiska material är matematiska abstraktioner, och inget riktigt 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 stressanalysändamål.

Även om spänningen i enkla elastiska material endast beror på deformeringstillståndet, kan det arbete som utförs av stress / 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 denna mening 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 det linjära fallet.

Hypoelastiska materialmodeller skiljer sig från modeller med hyperelastiska material eller enkla elastiska materialmodeller genom att de, förutom under speciella omständigheter, inte kan härledas från en funktion av deformation energitetensitet (FDED).

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

• Spänningsspänningen ō vid tidpunkten t beror bara på i vilken ordning kroppen har ockuperat sina tidigare konfigurationer, men inte på den period då dessa tidigare konfigurationer har korsats.

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

• Det finns en tensorfunktion med värdet G så att ō = G ( ō , L ) i vilken ō är spännvidden för materialets spänningstensor och L är rymdhastighetsgradientensorn.

Hyperelastiska material

Dessa material kallas också Green's elastiska material. De är en typ av konstitutiv ekvation för idealiskt elastiska material för vilka förhållandet mellan spänning härrör från en töjningsenergidensitetsfunktion. Dessa material är ett speciellt fall av enkla elastiska material.

För många material beskriver linjära elastiska modeller inte korrekt det observerade beteendet hos materialet.

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

Hyperelasticitet ger ett sätt att modellera sådana materials spänningsbeteende.

Beteendet hos tomma och vulkaniserade elastomerer överensstämmer ofta med det hyperelastiska idealet. Fyllda elastomerer, polymerskum och biologiska vävnader modelleras också med hyperelastisk idealisering i åtanke.

Hyperelastiska materialmodeller används regelbundet för att representera högt belastningsbeteende 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- Fluoroelastomer

5 - Elastomerer

6- Etylen-propylengummi (EPR)

7- Resilin

8- Styren-butadiengummi (SBR)

9- Kloropren

10- Elastin

11- Gummipiklorhydrin

12- Nylon

Nylon

13 - Terpene

14- Isoprengummi

15- Poilbutadien

16- Nitrilgummi

17- Sträck vinyl

18- Termoplastisk elastomer

19- Silikongummi

20- Etylen-propylen-diengummi (EPDM)

21- Etylvinylacetat (EVA eller skumgummi)

22- Halogeniserade butylgummi (CIIR, BIIR)

23- Neopren

referenser

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