ELASTĪGIE MATERIĀLI: VEIDI, RAKSTURLIELUMI UN PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Šīs elastīgās materiāli ir tie materiāli, kas ir spēja pretoties ietekme vai traucējoša vai deformēties spēku, un pēc tam atgriezties savā sākotnējā formas un lieluma, ja tas pats spēks tiek noņemts.

Lineāro elastību plaši izmanto tādu konstrukciju kā siju, plātņu un lokšņu projektēšanā un analīzē. Elastīgajiem materiāliem ir liela nozīme sabiedrībā, jo daudzus no tiem izmanto apģērbu, riepu, automašīnu detaļu utt. Izgatavošanai.

Elastīgo materiālu īpašības

Kad elastīgo materiālu deformē ārējs spēks, tas izjūt iekšēju pretestību deformācijai un atjauno to sākotnējā stāvoklī, ja ārējais spēks vairs netiek pielietots.

Zināmā mērā lielākajai daļai cieto materiālu ir raksturīga elastīga izturēšanās, taču šajā elastīgajā atjaunošanā spēka lielums un ar to saistītā deformācija ir ierobežota.

Materiālu uzskata par elastīgu, ja to var izstiept līdz 300% no tā sākotnējā garuma. Šī iemesla dēļ pastāv elastības robeža, kas ir lielākais spēks vai spriedze uz cietā materiāla laukuma vienību, kas var izturēt pastāvīgas deformācijas.

Šiem materiāliem iznākuma punkts apzīmē to elastīgās izturības beigas un plastmasas izturības sākumu. Vājākiem materiāliem stresa dēļ to rašanās vietā rodas to lūzums.

Elastības robeža ir atkarīga no cietās vielas veida. Piemēram, metāla stieni var elastīgi pagarināt līdz 1% no tā sākotnējā garuma.

Tomēr dažu gumijotu materiālu fragmenti var izjust līdz 1000%. Vairumam nodomāto cieto vielu elastības īpašības mēdz būt starp šīm divām galējībām.

Jums var būt interesē Kā tiek sintezēts elastīgais materiāls?

Elastīgo materiālu veidi

Cauchy elastīgo materiālu modeļi

Fizikā Cauchy elastīgais materiāls ir tāds, kurā katra punkta spriegumu / spriedzi nosaka tikai pašreizējais deformācijas stāvoklis attiecībā uz patvaļīgu atsauces konfigurāciju. Šo materiāla veidu sauc arī par vienkāršu elastīgu materiālu.

Balstoties uz šo definīciju, spriegums vienkāršā elastīgā materiālā nav atkarīgs no celma ceļa, celma vēstures vai laika, kas nepieciešams šī celma sasniegšanai.

Šī definīcija arī nozīmē, ka konstitutīvie vienādojumi ir telpiski lokāli. Tas nozīmē, ka stresu ietekmē tikai deformāciju stāvoklis apkārtnē, kas atrodas tuvu attiecīgajam punktam.

Tas arī nozīmē, ka ķermeņa spēks (piemēram, gravitācijas spēks) un inerces spēki nevar ietekmēt materiāla īpašības.

Vienkārši elastīgi materiāli ir matemātiskas abstrakcijas, un neviens reāls materiāls lieliski neatbilst šai definīcijai.

Tomēr daudzus praktiskas nozīmes elastīgus materiālus, piemēram, dzelzi, plastmasu, koku un betonu, stresa analīzes nolūkos var uzskatīt par vienkāršiem elastīgiem materiāliem.

Lai arī vienkāršu elastīgu materiālu spriegums ir atkarīgs tikai no deformācijas stāvokļa, sprieguma / sprieguma paveiktais darbs var būt atkarīgs no deformācijas ceļa.

Tāpēc vienkāršam elastīgam materiālam ir konservatīva struktūra, un spriegumu nevar iegūt no mērogota elastīgā potenciāla funkcijas. Šajā ziņā konservatīvos materiālus sauc par hiperelastīgiem.

Hipoelastīgi materiāli

Šie elastīgie materiāli ir tie, kuriem ir konstitutīvs vienādojums, kas nav atkarīgs no ierobežotajiem sprieguma mērījumiem, izņemot lineāro gadījumu.

Hipoelastīgā materiāla modeļi atšķiras no hiperelastīga materiāla modeļiem vai vienkāršiem elastīga materiāla modeļiem ar to, ka, izņemot īpašus apstākļus, tos nevar iegūt no deformācijas enerģijas blīvuma (FDED) funkcijas.

Hipoelastīgo materiālu var precīzi definēt kā tādu, kas tiek modelēts, izmantojot konstitūcijas vienādojumu, kas atbilst šiem diviem kritērijiem:

• Spriegojuma tensors ō laikā t ir atkarīgs tikai no secības, kādā ķermenis ir izmantojis savas iepriekšējās konfigurācijas, bet ne no laika, kurā šīs iepriekšējās konfigurācijas tika pārvietotas.

Kā īpašs gadījums šajā kritērijā ietilpst vienkāršs elastīgs materiāls, kurā pašreizējais spriegums ir atkarīgs tikai no pašreizējās konfigurācijas, nevis no iepriekšējo konfigurāciju vēstures.

• Pastāv tenzora funkcija ar vērtību G tā, ka ō = G ( ō , L ), kurā ō ir materiāla sprieguma tenzora diapazons un L ir telpas ātruma gradienta tensors.

Hiperelastīgi materiāli

Šos materiālus sauc arī par Grīna elastīgajiem materiāliem. Tie ir konstitūcijas vienādojuma veids ideāli elastīgiem materiāliem, kuriem attiecības starp spriegumu tiek iegūtas no celma enerģijas blīvuma funkcijas. Šie materiāli ir īpašs gadījums no vienkāršiem elastīgiem materiāliem.

Daudziem materiāliem lineārie elastīgie modeļi nepareizi apraksta novēroto materiāla izturēšanos.

Šīs materiālu klases visizplatītākais piemērs ir gumija, kuras spriedzes un spriedzes attiecības var definēt kā nelineāru, elastīgu, izotropisku, nesaprotamu un parasti neatkarīgu no tā sprieguma attiecības.

Hiperelastība nodrošina veidu, kā modelēt šādu materiālu izturību pret spriegumu.

Tukšu un vulkanizētu elastomēru izturēšanās bieži atbilst hiperelastiskajam ideālam. Piepildītie elastomēri, polimēru putas un bioloģiskie audi tiek modelēti arī, ņemot vērā hiperelastisko idealizāciju.

Lai atspoguļotu materiālu izturību ar lielu deformāciju, regulāri tiek izmantoti hiperelastīgi materiālu modeļi.

Tos parasti izmanto, lai modelētu pilnīgu un tukšu elastomēru un mehānisko izturēšanos.

Elastīgo materiālu piemēri

1- Dabīgais kaučuks

2 - spandekss vai likra

3-butilkaučuks (PIB)

4 - fluoroelastomērs

5 - elastomēri

6- etilēna-propilēna gumija (EPR)

7- Resilīns

8- stirola-butadiēna gumija (SBR)

9- hloroprēns

10- elastīns

11- gumijas epihlorhidrīns

12- neilons

Neilons

13- Terpene

14- izoprēna gumija

15- poilbutadiēns

16- Nitrila gumija

17- Stiepjams vinils

18- Termoplastiskais elastomērs

19- Silikona gumija

20- etilēna-propilēna-dienas gumija (EPDM)

21- etilvinilacetāts (EVA vai putojoša gumija)

22- Halogenizētas butilgumijas (CIIR, BIIR)

23- neoprēns

Atsauces

1. Elastīgo materiālu veidi. Atgūts no leaf.tv.
2. Cauchy elastīgs materiāls. Atgūts no wikipedia.org.
3. Elastīgo materiālu piemēri (2017) Atgūti no quora.com.
4. Kā izvēlēties hiperelastīgu materiālu (2017. gads), atgūts no simscale.com
5. Hyperlestic materiāls. Atgūts no wikipedia.org.