Elastiska material: Typer, egenskaper och exempel

Elastiska material är de material som har förmåga att motstå en snedvridande eller snedvridande påverkan eller kraft och återgår sedan till sin ursprungliga form och storlek när samma kraft tas bort.

Linjär elasticitet används ofta vid konstruktion och analys av strukturer som balkar, plattor och lakan.

Elastiska material har stor betydelse för samhället eftersom många av dem är vana vid att göra kläder, däck, bildelar etc.

Egenskaper hos elastiska material

När ett elastiskt material deformeras med en yttre kraft upplever den ett inre motstånd mot deformationen och återställer det till sitt ursprungliga tillstånd om den yttre kraften inte längre tillämpas.

I viss utsträckning uppvisar de flesta fasta materialen ett elastiskt beteende, men det finns en gräns för kraftens storlek och den medföljande deformationen inom denna elastiska återhämtning.

Ett material anses elastiskt om det kan sträckas upp till 300% av sin ursprungliga längd.

Av denna anledning finns det en elastisk gräns, som är den största styrkan eller spänningen per enhetsarea av ett fast material som kan tåla permanent deformation.

För dessa material markerar gränsen för elasticitet slutet av dess elastiska beteende och början av dess plastbeteende. För svagare material resulterar stress eller stress på deras utbytesstyrka i frakturen.

Utbytet styrka beror på typen av fast övervägd. Till exempel kan en metallstång sträckas elastiskt upp till 1% av sin ursprungliga längd.

Emellertid kan fragment av vissa gummi-material uppleva förlängningar på upp till 1000%. De elastiska egenskaperna hos mest avsedda fasta ämnen tenderar att falla mellan dessa två ytterligheter.

Kanske kan du vara intresserad Hur syntetiseras ett stretchmaterial?

Typer av elastiska material

Modeller av elastiska material Cauchy

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

Med utgångspunkt från denna definition beror spänningen i ett enkelt elastiskt material inte på deformationsbanan, deformationshistorien eller den tid det tar för att uppnå den deformationen.

Denna definition innebär också att de konstitutiva ekvationerna är rumsligt lokala. Detta innebär att stress bara påverkas av deformationsformerna i ett grannskap nära den aktuella punkten.

Det innebär också att styrkan hos en kropp (såsom tyngdkraften) och tröghetskrafter inte kan påverka materialets egenskaper.

Enkla elastiska material är matematiska abstraktioner, och inget verkligt material passar perfekt till denna definition.

Emellertid kan många elastiska material av praktiskt intresse såsom järn, plast, trä och betong antas som enkla elastiska material för spänningsanalysändamål.

Fastän spänningen av enkla elastiska material endast beror på deformationsformen kan arbetet som utförs av stress / stress bero på deformationsbanan.

Därför har ett enkelt elastiskt material en icke-konservativ struktur och spänningen kan inte härledas från en skalad elastisk potentiell funktion. På så sätt kallas material som är konservativa hyperelastiska.

Hypo-elastiska 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 hyperelastiska materialmodeller eller enkla elastiska material, eftersom de inte kan härledas från en deformationsenergidensitet (FDED), utom i vissa fall.

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

Spänningssensor ō vid tid t beror endast på den ordning i vilken kroppen har upptagit sina tidigare konfigurationer, men inte i bortfallet i vilka dessa tidigare konfigurationer transverserades.

Som ett speciellt fall innehåller detta kriterium ett enkelt elastiskt material, där den nuvarande spänningen bara beror på den aktuella konfigurationen i stället för historiken för de tidigare konfigurationerna.

Det finns en tensorfunktion med ett G- värde så att ō = G ( ō, L ) där ō är spännet för materialets spännings tensor och L är spatialhastighetsgradientens tensor.

Hyperelastiska material

Dessa material kallas också gröna elastiska material. De är en typ av konstitutiv ekvation för ideellt elastiska material för vilka relationen mellan stress är härledd från en deformationsenergitäthetsfunktion. Dessa material är ett speciellt fall av enkla elastiska material.

För många material beskriver linjära elastiska modeller inte korrekt materialets observerade beteende.

Hyperrelasticitet ger ett sätt att modellera stressmaterialets beteende hos dessa material.

Beteendet hos tomma och vulkaniserade elastomerer utgör ofta det hyperelastiska idealet. Fulla elastomerer, polymerskum och biologiska vävnader är också modellerade med hyperelastisk idealisering i åtanke.

Modellerna av hyperelastiska material används regelbundet för att representera ett beteende av stor deformation i material.

De brukar användas för att modellera mekaniskt beteende och tomma och fulla elastomerer.