ELASTISKE MATERIALER: TYPER, EGENSKAPER OG EKSEMPLER - KJEMI - 2026

De elastiske materialene er de materialene som har evnen til å motstå en påvirkning eller forvrengende eller deformerende kraft, og deretter vende tilbake til sin opprinnelige form og størrelse når den samme kraften fjernes.

Lineær elastisitet er mye brukt i utforming og analyse av strukturer som bjelker, plater og plater. Elastiske materialer er av stor betydning for samfunnet, siden mange av dem brukes til å lage klær, dekk, bildeler osv.

Elastiske materialers egenskaper

Når et elastisk materiale deformeres av en ytre kraft, opplever det en indre motstand mot deformasjon og gjenoppretter det til sin opprinnelige tilstand hvis den ytre kraften ikke lenger blir påført.

Til en viss grad utviser de fleste faste materialer elastisk oppførsel, men det er en grense for størrelsen på kraften og den tilhørende deformasjonen i denne elastiske utvinning.

Et materiale anses som elastisk hvis det kan strekkes opp til 300% av sin opprinnelige lengde. Av denne grunn er det en elastisk grense, som er den største kraften eller spenningen per arealenhet av et fast materiale som det tåler i tilfelle varig deformasjon.

For disse materialene markerer flytegrensen slutten på deres elastiske oppførsel og begynnelsen på deres plastiske oppførsel. For svakere materialer resulterer belastning på flytegrensen til brudd.

Elastisitetsgrensen avhenger av typen fast stoff som vurderes. For eksempel kan en metallstang bli elastisk forlenget opp til 1% av sin opprinnelige lengde.

Fragmenter av visse gummiaktige materialer kan imidlertid ha utvidelser på opptil 1000%. De elastiske egenskapene til de fleste faste faste stoffer har en tendens til å falle mellom disse to ytterpunktene.

Du kan være interessert i Hvordan syntetiseres et elastisk materiale?

Typer elastiske materialer

Modeller av elastiske materialer av typen Cauchy

I fysikk er et Cauchy-elastisk materiale ett der spenningen / spenningen til hvert punkt bare bestemmes av den gjeldende deformasjonstilstanden i forhold til en vilkårlig referansekonfigurasjon. Denne typen materiale kalles også enkelt elastisk materiale.

Basert på denne definisjonen er ikke stresset i et enkelt elastisk materiale avhengig av belastningsveien, belastningshistorikken eller tiden det tar å oppnå den belastningen.

Denne definisjonen innebærer også at de konstitutive likningene er romlig lokale. Dette betyr at stress bare påvirkes av deformasjonstilstanden i et nabolag nær det aktuelle punktet.

Det innebærer også at kreften til et legeme (for eksempel tyngdekraft) og treghetsstyrkene ikke kan påvirke egenskapene til materialet.

Enkle elastiske materialer er matematiske abstraksjoner, og ikke noe reelt materiale passer perfekt til denne definisjonen.

Imidlertid kan mange elastiske materialer av praktisk interesse, så som jern, plast, tre og betong, antas å være enkle elastiske materialer for stressanalyseformål.

Selv om spenningen til enkle elastiske materialer bare avhenger av deformasjonstilstanden, kan arbeidet som utføres av stress / stress avhenge av deformasjonsveien.

Derfor har et enkelt elastisk materiale en ikke-konservativ struktur, og stress kan ikke avledes fra en skalert elastisk potensiell funksjon. I denne forstand kalles materialer som er konservative hyperelastiske.

Hypoelastiske materialer

Disse elastiske materialene er de som har en konstituerende ligning uavhengig av de endelige spenningsmålingene, bortsett fra i det lineære tilfellet.

Hypoelastiske materialmodeller er forskjellige fra hyperelastiske materialmodeller eller enkle elastiske materialmodeller ved at de, bortsett fra under spesielle omstendigheter, ikke kan avledes fra en funksjon av deformasjonsenergitetthet (FDED).

Et hypoelastisk materiale kan defineres strengt som et som er modellert ved hjelp av en konstitutiv ligning som tilfredsstiller disse to kriteriene:

• Spenningstensoren ō på tidspunktet t avhenger bare av rekkefølgen som kroppen har okkupert sine tidligere konfigurasjoner, men ikke av perioden hvor disse tidligere konfigurasjoner ble krysset.

Som et spesielt tilfelle inkluderer dette kriteriet et enkelt elastisk materiale, der strømspenningen bare avhenger av den nåværende konfigurasjonen i stedet for historien til tidligere konfigurasjoner.

• Det er en tensorfunksjon med verdien G slik at ō = G ( ō , L ) hvor ō er spennet for materialets spenningstensor og L er romhastighetsgradienten tensor.

Hyperelastiske materialer

Disse materialene kalles også Grøns elastiske materialer. De er en type konstitutiv ligning for ideelt elastiske materialer som forholdet mellom spenning er avledet fra en tetningsenergitetthetsfunksjon. Disse materialene er et spesielt tilfelle av enkle elastiske materialer.

For mange materialer beskriver ikke elastiske lineære modeller korrekt den observerte oppførselen til materialet.

Det vanligste eksemplet på denne materialklassen er gummi, hvis stress-spenningsforhold kan defineres som ikke-lineær, elastisk, isotropisk, uforståelig og generelt uavhengig av dens spenningsforhold.

Hyperelastisitet gir en måte å modellere stress-spenningsatferden til slike materialer.

Oppførselen til tomme og vulkaniserte elastomerer samsvarer ofte med det hyperelastiske idealet. Fylte elastomerer, polymerskum og biologisk vev er også modellert med hyperelastisk idealisering i tankene.

Hyperelastiske materialmodeller brukes jevnlig for å representere høye belastningsatferd i materialer.

De brukes vanligvis til å modellere full og tom elastomer og mekanisk oppførsel.

Eksempler på elastiske materialer

1- Naturlig gummi

2- Spandex eller lycra

3- Butylgummi (PIB)

4 - Fluorelastomer

5 - Elastomerer

6- Etylen-propylengummi (EPR)

7- Resilin

8- Styren-butadiengummi (SBR)

9- Kloropren

10- Elastin

11- Gummiepiklorhydrin

12- Nylon

nylon

13- Terpene

14- Isopren gummi

15- Poilbutadiene

16- Nitrilgummi

17- Strekk vinyl

18- Termoplastisk elastomer

19- Silikongummi

20- Etylen-propylen-diengummi (EPDM)

21- Etylvinylacetat (EVA eller skumgummi)

22- Halogeniserte butylgummier (CIIR, BIIR)

23- Neopren

referanser

1. Typer elastiske materialer. Gjenopprettet fra leaf.tv.
2. Cauchy elastisk materiale. Gjenopprettet fra wikipedia.org.
3. Eksempler på elastiske materialer (2017) Gjenopprettet fra quora.com.
4. Hvordan velge et hyperelastisk materiale (2017) Gjenopprettet fra simscale.com
5. Hyperlestisk materiale. Gjenopprettet fra wikipedia.org.