ELASTIČNI MATERIALI: VRSTE, ZNAČILNOSTI IN PRIMERI - KEMIJA - 2026

V elastični materiali so ti materiali, ki imajo sposobnost, da se uprejo vpliva ali izkrivljajo ali deformiranje sile, in se nato vrne v svojo prvotno obliko in velikost, ko se odstrani enako silo.

Linearna elastičnost se široko uporablja pri načrtovanju in analiziranju struktur, kot so tramovi, plošče in plošče. Elastični materiali so za družbo velikega pomena, saj se mnogi od njih uporabljajo za izdelavo oblačil, pnevmatik, avtomobilskih delov itd.

Značilnosti elastičnih materialov

Ko elastični material deformira zunanja sila, občuti notranjo odpornost proti deformaciji in ga povrne v prvotno stanje, če zunanja sila ne deluje več.

Do neke mere večina trdnih materialov kaže elastično obnašanje, vendar je znotraj tega elastičnega obnavljanja meja velikosti sile in spremljajoče deformacije.

Material velja za elastičen, če ga je mogoče raztegniti do 300% prvotne dolžine. Zaradi tega obstaja meja elastičnosti, ki je največja sila ali napetost na enoto trdnega materiala, ki jo lahko vzdrži v primeru trajne deformacije.

Pri teh materialih točka donosa označuje konec njihovega elastičnega obnašanja in začetek plastičnega vedenja. Pri šibkejših materialih stres zaradi točke donosa povzroči zlom.

Meja elastičnosti je odvisna od vrste trdne snovi. Na primer, kovinsko palico lahko elastično podaljšate do 1% svoje prvotne dolžine.

Odlomek nekaterih gumijastih materialov lahko podaljša do 1000%. Elastične lastnosti večine namernih trdnih snovi običajno padajo med tema dvema skrajnostima.

Morda vas bo zanimalo Kako se sintetizira elastičen material?

Vrste elastičnih materialov

Modeli elastičnih materialov tipa Cauchy

V fiziki je Cauchyjev elastični material tisti, pri katerem napetost / napetost vsake točke določa le trenutno stanje deformacije glede na poljubno referenčno konfiguracijo. To vrsto materiala imenujemo tudi preprost elastični material.

Na podlagi te definicije napetost v preprostem elastičnem materialu ni odvisna od poti deformacije, zgodovine deformacije ali časa, potrebnega za dosego te deformacije.

Ta opredelitev pomeni tudi, da so konstitutivne enačbe prostorsko lokalne. To pomeni, da na stres vpliva samo stanje deformacij v soseski blizu zadevne točke.

Prav tako pomeni, da sila telesa (kot je gravitacija) in vztrajnostne sile ne moreta vplivati ​​na lastnosti materiala.

Enostavni elastični materiali so matematični odvzemi in noben pravi material ne ustreza popolnoma tej definiciji.

Vendar pa se za veliko elastičnih materialov, ki so v praktičnem interesu, kot so železo, plastika, les in beton, za analizo napetosti lahko predpostavljamo kot preprosti elastični materiali.

Čeprav je napetost preprostih elastičnih materialov odvisna samo od stanja deformacije, je delo, ki ga izvaja stres / napetost, lahko odvisno od poti deformacije.

Zato ima preprost elastični material nekonzervativno strukturo in napetosti ni mogoče izvesti iz spremenljive funkcije elastičnega potenciala. V tem smislu materiale, ki so konzervativni, imenujemo hiperelastične.

Hipoelastični materiali

Ti elastični materiali so tisti, ki imajo konstitucijsko enačbo neodvisno od meritev končnih napetosti, razen v linearnem primeru.

Modeli hipoelastičnih materialov se razlikujejo od modelov hiperelastičnih materialov ali preprostih modelov elastičnih materialov po tem, da jih v določenih okoliščinah ni mogoče izvesti iz funkcije gostote deformacijske energije (FDED).

Hipoelastični material je mogoče natančno definirati kot tak, ki ga modeliramo s pomočjo konstitutivne enačbe, ki izpolnjuje ta dva merila:

• Napetost tenzor ō v času t je odvisna samo od vrstnega reda, v katerem je telo zasedlo svoje pretekle konfiguracije, ne pa tudi od obdobja, v katerem so se te pretekle konfiguracije premikale.

Kot poseben primer to merilo vključuje preprost elastični material, pri katerem je trenutna napetost odvisna samo od trenutne konfiguracije in ne od zgodovine preteklih konfiguracij.

• Obstaja tenzorja funkcijo z vrednostjo G taka, da ò = G ( ō , L ), kjer ō je razpon Material za tenzorja napetosti in L je prostorska hitrost gradient tenzorja.

Hiperelastični materiali

Te materiale imenujemo tudi Greenovi elastični materiali. So vrsta konstitutivne enačbe za idealno elastične materiale, za katere razmerje med napetostjo izhaja iz funkcije gostote energijske napetosti. Ti materiali so poseben primer preprostih elastičnih materialov.

Linearni elastični modeli pri mnogih materialih ne opisujejo pravilno opazovanega vedenja materiala.

Najpogostejši primer tega razreda materiala je kavčuk, katerega razmerje med napetostjo in napetostjo lahko opredelimo kot nelinearno, elastično, izotropno, nerazumljivo in na splošno neodvisno od razmerja napetosti.

Hiperelastičnost omogoča način modeliranja obnašanja napetosti in napetosti takšnih materialov.

Obnašanje praznih in vulkaniziranih elastomerov se pogosto sklada s hiperelastičnim idealom. Napolnjeni elastomeri, polimerne pene in biološka tkiva so modelirani tudi s hiperelastično idealizacijo.

Modeli hiperelastičnih materialov se redno uporabljajo za predstavljanje obnašanja z veliko obremenitvijo v materialih.

Običajno se uporabljajo za modeliranje polnega in praznega elastomera in mehanskih lastnosti.

Primeri elastičnih materialov

1- Naravna guma

2- Spandex ali likra

3- butilna guma (PIB)

4- Fluoroelastomer

5- elastomerov

6- etilen-propilenska guma (EPR)

7- Resilin

8- stirensko-butadienska guma (SBR)

9- kloropren

10- Elastin

11- Gumeni epiklorohidrin

12- najlon

Najlon

13- terpen

14- Izoprenska guma

15- Poilbutadien

16- nitrilna guma

17- Stretch vinil

18- Termoplastični elastomer

19- Silikonska guma

20- etilen-propilensko-dienska guma (EPDM)

21- etilvinilacetat (EVA ali penasta guma)

22- Halogenizirane butilne gume (CIIR, BIIR)

23- neopren

Reference

1. Vrste elastičnih materialov. Pridobljeno iz leaf.tv.
2. Privit elastičen material. Pridobljeno iz wikipedia.org.
3. Primeri elastičnih materialov (2017) Pridobljeno iz spletnega mesta quora.com.
4. Kako izbrati hiperelastičen material (2017) Obnovljeno s simscale.com
5. Hiperlestični material. Pridobljeno iz wikipedia.org.