Elastinės medžiagos: tipai, charakteristikos ir pavyzdžiai

Elastinės medžiagos - tai medžiagos, galinčios atsispirti iškraipančiai ar iškraipančiai įtakai ar jėgai, o tada, kai pašalinama ta pati jėga, sugrįžta į pradinę formą ir dydį.

Linijinis elastingumas plačiai naudojamas projektuojant ir analizuojant tokias konstrukcijas kaip sijos, plokštės ir lakštai.

Elastinės medžiagos turi didelę reikšmę visuomenei, nes daugelis jų naudojamos drabužiams, padangoms, automobilių detalėms ir kt.

Elastinių medžiagų charakteristikos

Kai elastinė medžiaga deformuojama su išorine jėga, ji susiduria su vidine deformacija ir atkuria ją į pradinę būseną, jei išorinė jėga nebeveikia.

Tam tikru mastu dauguma kietų medžiagų pasižymi elastiniu elgesiu, tačiau šioje elastingoje regeneracijoje yra jėgos ir su juo susijusios deformacijos ribos.

Medžiaga laikoma elastinga, jei ją galima ištempti iki 300% pradinio ilgio.

Dėl šios priežasties yra elastinė riba, kuri yra didžiausia stiprio arba įtempimo įtaka kietos medžiagos ploto vienetui, galinti atlaikyti nuolatinę deformaciją.

Šių medžiagų elastingumo riba žymi jo elastingumo ir plastikinio elgesio pradžią. Dėl silpnesnių medžiagų stresas ar įtempis dėl jų derliaus stiprumo lemia jų lūžimą.

Pajėgumo stiprumas priklauso nuo svarstomos kietosios medžiagos tipo. Pavyzdžiui, metalinė juosta gali būti elastingai ištempta iki 1% pradinio ilgio.

Tačiau kai kurių guminių medžiagų fragmentai gali būti pratęsti iki 1000%. Dažniausių kietųjų dalelių elastingosios savybės linkusios nukristi tarp šių dviejų kraštutinumų.

Galbūt jums gali būti įdomu Kaip sintezuojama ruožas?

Elastinių medžiagų rūšys

Elastingų medžiagų modeliai Cauchy

Fizikoje „Cauchy“ elastinė medžiaga yra ta, kurioje kiekvieno taško įtampa / įtampa nustatoma tik esant dabartinei deformacijos būklei, atsižvelgiant į savavališką atskaitos konfigūraciją. Ši medžiaga taip pat vadinama paprasta elastinga medžiaga.

Nuo šio apibrėžimo įtempimas paprastoje elastinėje medžiagoje nepriklauso nuo deformacijos kelio, deformacijos istorijos ar laiko, kurio reikia tam deformacijai pasiekti.

Šis apibrėžimas taip pat reiškia, kad konstitucinės lygtys yra erdvinės vietos. Tai reiškia, kad stresą veikia tik deformacijų būklė kaimynystėje, esančioje netoli atitinkamo taško.

Tai taip pat reiškia, kad kūno stiprumas (pvz., Sunkio jėga) ir inercinės jėgos negali paveikti medžiagos savybių.

Paprastos elastinės medžiagos yra matematinės abstrakcijos, ir jokia tikra medžiaga puikiai tinka šiai apibrėžčiai.

Tačiau daugelis praktiškai svarbių elastinių medžiagų, pvz., Geležies, plastiko, medžio ir betono, gali būti laikomos paprastomis elastinėmis medžiagomis streso analizės tikslais.

Nors paprastų elastinių medžiagų įtempimas priklauso tik nuo deformacijos būklės, streso / streso darbas gali priklausyti nuo deformacijos kelio.

Todėl paprasta elastinė medžiaga turi nekonservatyvią struktūrą, o įtampa negali būti gaunama iš mastelio pakeistos elastinės potencialo funkcijos. Šia prasme konservatyvios medžiagos vadinamos hiperelastinėmis.

Hipoelastinės medžiagos

Šios elastinės medžiagos yra tokios, kurios turi konstitucinę lygtį, nepriklausomą nuo baigtinių įtempių matavimų, išskyrus linijinį atvejį.

Hipoelastiniai medžiagų modeliai skiriasi nuo hiperelastinių medžiagų modelių ar paprastų elastinių medžiagų, nes, išskyrus ypatingas aplinkybes, jie negali būti gaunami iš deformacijos energijos tankio (FDED) funkcijos.

Hipoelastinė medžiaga gali būti griežtai apibrėžta kaip tokia, kuri yra modeliuojama naudojant konstitucinę lygtį, kuri atitinka šiuos du kriterijus:

Įtempimo tenzorius time laikui t priklauso tik nuo to, kokia tvarka organizmas užėmė savo praeities konfigūracijas, bet ne praeityje, per kurį buvo praeityje šios praeities konfigūracijos.

Ypatingu atveju šis kriterijus apima paprastą elastinę medžiagą, kurioje dabartinė įtampa priklauso tik nuo dabartinės konfigūracijos, o ne į praeities konfigūracijų istoriją.

Yra tenzoriaus funkcija, kurios G vertė yra tokia, kad ō = G ( ō, L ), kur ō yra medžiagos įtempimo tenzoriaus spindulys, o L - erdvinio greičio gradiento tenzorius.

Hiperelastinės medžiagos

Šios medžiagos taip pat vadinamos žaliomis elastinėmis medžiagomis. Jie yra idealios elastinės medžiagos, kuriai tarp streso ryšys gaunamas iš deformacijos energijos tankio funkcijos, tipą. Šios medžiagos yra ypatingas paprastų elastinių medžiagų atvejis.

Daugeliui medžiagų linijiniai elastiniai modeliai neteisingai apibūdina pastebėtą medžiagos elgesį.

Hiperrelastiškumas suteikia galimybę modeliuoti šių medžiagų įtempių ir deformacijų elgseną.

Tuščių ir vulkanizuotų elastomerų elgesys dažnai sudaro hiperelastinį idealą. Pilnas elastomeras, polimerinės putos ir biologiniai audiniai taip pat yra modeliuojami pagal hiperelastinę idealizaciją.

Hiperelastinių medžiagų modeliai yra reguliariai naudojami, kad atspindėtų didelės deformacijos medžiagų elgesį.

Jie paprastai naudojami modeliuojant mechaninį elgesį ir tuščius bei pilnus elastomerus.