ELASTIČNI MATERIJALI: VRSTE, KARAKTERISTIKE I PRIMJERI - KEMIJA - 2024

U elastični materijali su oni materijali koji imaju sposobnost da se odupre utjecaj ili narušavaju ili deformiranjem silu, a onda se vrati u svoj izvorni oblik i veličinu kad se ista sila ukloni.

Linearna elastičnost široko se koristi u oblikovanju i analizi građevina poput greda, ploča i limova. Elastični materijali od velike su važnosti za društvo, jer se mnogi od njih koriste za izradu odjeće, guma, automobilskih dijelova itd.

Karakteristike elastičnih materijala

Kad se elastični materijal deformira vanjska sila, on doživljava unutarnju otpornost na deformacije i vraća ga u prvobitno stanje ako se vanjska sila više ne primjenjuje.

Do neke mjere većina čvrstih materijala pokazuje elastično ponašanje, ali postoji ograničenje veličine sile i pridružene deformacije unutar ovog elastičnog oporavka.

Materijal se smatra elastičnim ako se može razvući do 300% svoje originalne duljine. Iz tog razloga postoji elastična granica, što je najveća sila ili napetost po jedinici površine čvrstog materijala koji može podnijeti u slučaju trajne deformacije.

Za ove materijale, prinosna točka označava kraj njihovog elastičnog ponašanja i početak plastičnog ponašanja. Kod slabijih materijala, stres na prinosu rezultira lomom.

Granica elastičnosti ovisi o vrsti ispitivane krute tvari. Na primjer, metalna šipka može se elastično produžiti do 1% svoje izvorne duljine.

Međutim, fragmenti nekih gumenih materijala mogu se povećati do 1000%. Elastična svojstva većine čvrstih tvari često padaju između ove dvije krajnosti.

Možda će vas zanimati Kako se sintetizira elastični materijal?

Vrste elastičnih materijala

Modeli elastičnih materijala tipa Cauchy

U fizici, Cauchyjev elastični materijal je onaj u kojem se napon / napetost svake točke određuje samo trenutnim stanjem deformacije u odnosu na proizvoljnu referentnu konfiguraciju. Ova vrsta materijala naziva se i jednostavnim elastičnim materijalom.

Na temelju ove definicije, napon u jednostavnom elastičnom materijalu ne ovisi o putu deformacije, povijesti deformacije ili vremenu potrebnom za postizanje tog naprezanja.

Ova definicija također podrazumijeva da su konstitutivne jednadžbe prostorno lokalne. To znači da na stres utječe samo stanje deformacija u kvartu blizu dotične točke.

Također podrazumijeva da sila tijela (kao što je gravitacija) i sile inercije ne mogu utjecati na svojstva materijala.

Jednostavni elastični materijali matematička su apstrakcija i nijedan stvarni materijal savršeno ne odgovara ovoj definiciji.

Međutim, mnogi elastični materijali od praktičnog interesa, poput željeza, plastike, drveta i betona, mogu se pretpostaviti da su to jednostavni elastični materijali za potrebe analize napona.

Iako naprezanje jednostavnih elastičnih materijala ovisi samo o stanju deformacije, rad koji vrši stres / stres može ovisiti o putu deformacije.

Stoga, jednostavan elastični materijal ima nekonzervativnu strukturu i naprezanje se ne može izvesti iz skalirane funkcije elastičnog potencijala. U tom smislu, materijali koji su konzervativni nazivaju se hiperelastičnim.

Hipoelastični materijali

Ovi elastični materijali su oni koji imaju konstitutivnu jednadžbu neovisnu o mjerenjima konačnih napona, osim u linearnom slučaju.

Modeli hipoelastičnih materijala razlikuju se od modela hiperelastičnih materijala ili jednostavnih elastičnih materijala, jer se, osim u određenim okolnostima, ne mogu izvesti iz funkcije gustoće energije deformacije (FDED).

Hipoelastični materijal može se strogo definirati kao onaj koji se modelira primjenom konstitutivne jednadžbe koja zadovoljava ova dva kriterija:

• Tenzor zatezanja ō u vremenu t ovisi samo o redoslijedu kojim je tijelo zauzelo svoje prethodne konfiguracije, ali ne i o razdoblju u kojem su se kretale ove prošle konfiguracije.

Kao poseban slučaj, ovaj kriterij uključuje jednostavan elastični materijal, pri kojem trenutni napon ovisi samo o trenutnoj konfiguraciji, a ne o povijesti prošlih konfiguracija.

• Postoji tenzor-funkcije s vrijednosti G, tako da O - G (O, L), u kojoj O je raspon za materijal stres tenzora i L je brzina prostor gradijent tenzor.

Hiperelastični materijali

Ti se materijali nazivaju i Greenovim elastičnim materijalima. Oni su vrsta konstitutivne jednadžbe idealno elastičnih materijala za koje odnos između naprezanja proizlazi iz funkcije gustoće energije naprezanja. Ti su materijali poseban slučaj jednostavnih elastičnih materijala.

Za mnoge materijale linearni elastični modeli ne opisuju ispravno promatrano ponašanje materijala.

Najčešći primjer ove klase materijala je guma, čiji se odnos napetosti i napetosti može definirati nelinearnim, elastičnim, izotropnim, nerazumljivim i općenito neovisnim o omjeru napona.

Hiperelastičnost omogućava način modeliranja ponašanja takvih materijala od napetosti i napetosti.

Ponašanje praznih i vulkaniziranih elastomera često je u skladu s hiperelastičnim idealom. Napunjeni elastomeri, polimerna pjena i biološka tkiva također su napravljeni po uzoru na hiperelastičnu idealizaciju.

Modeli hiperelastičnih materijala redovito se koriste za predstavljanje ponašanja visokog naprezanja u materijalima.

Obično se koriste za modeliranje punog i praznog elastomera i mehaničkog ponašanja.

Primjeri elastičnih materijala

1- Prirodna guma

2- Spandex ili lycra

3- butilna guma (PIB)

4- Fluoroelastomer

5- elastomera

6- Etilen-propilenska guma (EPR)

7- Resilin

8- stirensko-butadienska guma (SBR)

9- kloropren

10- Elastin

11- Gumeni epiklorohidrin

12- najlon

Najlon

13- Terpene

14- Izoprenska guma

15- Poilbutadien

16- Nitrilna guma

17- Stretch vinil

18- Termoplastični elastomer

19- Silikonska guma

20- Etilen-propilen-dienska guma (EPDM)

21- Etilvinilacetat (EVA ili pjenasta guma)

22- Halogenizirane butilne gume (CIIR, BIIR)

23- neopren

Reference

1. Vrste elastičnih materijala. Oporavak od leaf.tv.
2. Čvrsti elastični materijal. Oporavak s wikipedia.org.
3. Primjeri elastičnih materijala (2017) Oporavak od quora.com.
4. Kako odabrati hiperelastični materijal (2017) Oporavili sa simscale.com
5. Hiperlestični materijal. Oporavak s wikipedia.org.