Elastische materiaalsoorten, kenmerken en voorbeelden

De elastische materialen zijn die materialen die het vermogen hebben om een ​​vervormende of vervormende invloed of kracht te weerstaan ​​en vervolgens terugkeren naar hun oorspronkelijke vorm en grootte wanneer dezelfde kracht wordt teruggetrokken.

Lineaire elasticiteit wordt veel gebruikt bij het ontwerp en de analyse van constructies zoals balken, platen en platen. Elastische materialen zijn van groot belang voor de samenleving, omdat er veel van worden gebruikt om kleding, banden, auto-onderdelen enz. Te maken..

Artikel index

• 1 Eigenschappen van elastische materialen
• 2 soorten elastische materialen
  • 2.1 Modellen van elastische materialen type Cauchy
  • 2.2 Hypo-elastische materialen
  • 2.3 Hyperelastische materialen
  • 2.4 Voorbeelden van elastische materialen
• 3 referenties

Elastische materiaaleigenschappen

Wanneer een elastisch materiaal wordt vervormd door een externe kracht, ondervindt het interne weerstand tegen vervorming en herstelt het in zijn oorspronkelijke staat als de externe kracht niet langer wordt uitgeoefend..

Tot op zekere hoogte vertonen de meeste vaste materialen elastisch gedrag, maar er is een limiet aan de grootte van de kracht en de daarmee gepaard gaande vervorming binnen dit elastische herstel..

Een materiaal wordt als elastisch beschouwd als het tot 300% van zijn oorspronkelijke lengte kan worden uitgerekt. Om deze reden is er een elastische limiet, namelijk de grootste kracht of spanning per oppervlakte-eenheid van een vast materiaal dat een permanente vervorming kan weerstaan..

Voor deze materialen markeert het vloeipunt het einde van hun elastische gedrag en het begin van hun plastische gedrag. Voor zwakkere materialen resulteert spanning of spanning op hun vloeigrens in hun breuk..

De elasticiteitslimiet hangt af van het type vaste stof dat wordt overwogen. Een metalen staaf kan bijvoorbeeld elastisch worden verlengd tot 1% van de oorspronkelijke lengte..

Fragmenten van bepaalde rubberachtige materialen kunnen echter tot wel 1000% worden verlengd. De elastische eigenschappen van de meeste intent-solids hebben de neiging om tussen deze twee uitersten te vallen..

Mogelijk bent u geïnteresseerd in Hoe wordt een elastisch materiaal gesynthetiseerd??

Soorten elastische materialen

Modellen van elastisch materiaal van het type Cauchy

In de natuurkunde is een Cauchy elastisch materiaal er een waarin de spanning / spanning van elk punt alleen wordt bepaald door de huidige staat van vervorming met betrekking tot een willekeurige referentieconfiguratie. Dit soort materiaal wordt ook wel eenvoudig elastisch materiaal genoemd..

Op basis van deze definitie is de spanning in een eenvoudig elastisch materiaal niet afhankelijk van het vervormingspad, de geschiedenis van de vervorming of de tijd die nodig is om die vervorming te bereiken..

Deze definitie impliceert ook dat de constitutieve vergelijkingen ruimtelijk lokaal zijn. Dit betekent dat spanning alleen wordt beïnvloed door de toestand van de vervormingen in een buurt nabij het betreffende punt..

Het impliceert ook dat de kracht van een lichaam (zoals zwaartekracht) en de traagheidskrachten de eigenschappen van het materiaal niet kunnen beïnvloeden..

Eenvoudige elastische materialen zijn wiskundige abstracties, en geen enkel echt materiaal past perfect bij deze definitie..

Van veel elastische materialen die van praktisch belang zijn, zoals ijzer, plastic, hout en beton, kan echter worden aangenomen dat ze eenvoudige elastische materialen zijn voor spanningsanalysedoeleinden..

Hoewel de spanning van eenvoudige elastische materialen alleen afhangt van de vervormingstoestand, kan het werk dat wordt verricht door spanning / spanning afhangen van het vervormingspad.

Daarom heeft een eenvoudig elastisch materiaal een niet-conservatieve structuur en kan spanning niet worden afgeleid uit een geschaalde elastische potentiaalfunctie. In die zin worden conservatieve materialen hyperelastisch genoemd..

Hypo-elastische materialen

Deze elastische materialen hebben een constitutieve vergelijking die onafhankelijk is van de eindige spanningsmetingen, behalve in het lineaire geval.

De modellen van hypo-elastische materialen verschillen van de modellen van hyperelastische materialen of van eenvoudige elastische materialen omdat ze, behalve in bepaalde omstandigheden, niet kunnen worden afgeleid uit een functie van deformatie-energiedichtheid (FDED).

Een hypo-elastisch materiaal kan rigoureus worden gedefinieerd als een materiaal dat is gemodelleerd met behulp van een constitutieve vergelijking die aan deze twee criteria voldoet:

• Spanner spanning of op dat moment t het hangt alleen af ​​van de volgorde waarin het lichaam zijn eerdere configuraties heeft ingenomen, maar niet van de overspanning waarin deze configuraties uit het verleden zijn doorlopen.

Als speciaal geval omvat dit criterium een ​​eenvoudig elastisch materiaal, waarin de huidige spanning alleen afhangt van de huidige configuratie in plaats van de geschiedenis van eerdere configuraties..

• Er is een tensor-functie met waarde G zodat of ​ G ​of, L.) waarin of is de overspanning van de materiële spanningstensor en L. Laat de tensor van de ruimtesnelheidsgradiënt zijn.

Hyperelastische materialen

Deze materialen worden ook wel de elastische materialen van Green genoemd. Ze zijn een soort constitutieve vergelijking voor idealiter elastische materialen waarvoor de relatie tussen spanning is afgeleid van een spanningsenergiedichtheidsfunctie. Deze materialen zijn een speciaal geval van eenvoudige elastische materialen.

Voor veel materialen beschrijven elastische lineaire modellen het waargenomen gedrag van het materiaal niet correct..

Het meest voorkomende voorbeeld van deze materiaalklasse is rubber, waarvan de spanning-trekverhouding kan worden gedefinieerd als niet-lineair, elastisch, isotroop, onbegrijpelijk en in het algemeen onafhankelijk van de spanningsverhouding..

Hyperelasticiteit biedt een manier om het spannings-spanningsgedrag van deze materialen te modelleren..

Het gedrag van lege en gevulkaniseerde elastomeren vormt vaak het hyperelastische ideaal. Gevulde elastomeren, polymere schuimen en biologische weefsels worden ook gemodelleerd met hyperelastische idealisatie in gedachten..

Hyperelastische materiaalmodellen worden regelmatig gebruikt om sterk rekgedrag in materialen weer te geven..

Ze worden meestal gebruikt om volledig en leeg elastomeer en mechanisch gedrag te modelleren.

Voorbeelden van elastische materialen

1- Natuurlijk rubber

2- Spandex of lycra

3- Butylrubber (PIB)

4 - Fluorelastomeer

5- Elastomeren

6- Ethyleen-propyleenrubber (EPR)

7- Resilin

8- Styreen-butadieenrubber (SBR)

9- Chloropreen

10- Elastine

11- Rubberepichloorhydrine

12- Nylon

13 - Terpeen

14- Isopreenrubber

15- Poilbutadieen

16- Nitrilrubber

17- Rekbaar vinyl

18- Thermoplastisch elastomeer

19- Siliconenrubber

20- Ethyleen-propyleen-dieenrubber (EPDM)

21- Ethylvinylacetaat (EVA of schuimrubber)

22- Gehalogeneerde butylrubbers (CIIR, BIIR)

23- Neopreen

Referenties

1. Soorten elastische materialen. Opgehaald van leaf.tv.
2. Cauchy elastisch materiaal. Opgehaald van wikipedia.org.
3. Voorbeelden van elastische materialen (2017) Hersteld van quora.com.
4. Hoe een hyperelastisch materiaal te kiezen (2017) Hersteld van simscale.com
5. Hyperlestic materiaal. Opgehaald van wikipedia.org.