ELASTICKÉ MATERIÁLY: TYPY, VLASTNOSTI A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Tyto elastické materiály jsou ty materiály, které mají schopnost odolávat vliv nebo narušení nebo deformačních sil, a pak se vrátí do svého původního tvaru a velikosti, že je stejná síla odstraněna.

Lineární pružnost se široce používá při navrhování a analýze struktur, jako jsou nosníky, desky a plechy. Pružné materiály jsou pro společnost velmi důležité, protože mnoho z nich se používá k výrobě oděvů, pneumatik, automobilových dílů atd.

Vlastnosti elastických materiálů

Když je elastický materiál deformován vnější silou, zažívá vnitřní odpor k deformaci a obnovuje jej do původního stavu, pokud vnější síla již není aplikována.

Většina pevných materiálů vykazuje do určité míry elastické chování, ale v rámci tohoto elastického zotavení existuje omezení velikosti síly a doprovodné deformace.

Materiál je považován za elastický, pokud jej lze natáhnout až na 300% své původní délky. Z tohoto důvodu existuje elastická mez, což je největší síla nebo napětí na jednotku plochy pevného materiálu, které může odolat v případě trvalé deformace.

U těchto materiálů označuje mez kluzu konec jejich elastického chování a začátek jejich plastického chování. U slabších materiálů má za následek jejich zlomení za následek jejich lom.

Mez elasticity závisí na typu uvažované pevné látky. Například kovová tyč může být elasticky prodloužena až do 1% své původní délky.

U fragmentů některých gumových materiálů však může dojít k prodloužení až o 1000%. Elastické vlastnosti většiny pevných látek mají tendenci klesat mezi těmito dvěma extrémy.

Možná vás bude zajímat Jak se syntetizuje elastický materiál?

Druhy elastických materiálů

Modely elastických materiálů typu Cauchy

Ve fyzice je elastický materiál Cauchy takový, ve kterém je napětí / napětí každého bodu určeno pouze aktuálním stavem deformace vzhledem k libovolné referenční konfiguraci. Tento typ materiálu se také nazývá jednoduchý elastický materiál.

Na základě této definice není napětí v jednoduchém elastickém materiálu závislé na cestě deformace, historii deformace nebo době, kterou je k dosažení této deformace zapotřebí.

Tato definice také znamená, že konstitutivní rovnice jsou prostorově lokální. To znamená, že napětí je ovlivněno pouze stavem deformací v sousedství blízko dotyčného bodu.

To také znamená, že síla těla (jako je gravitace) a síly setrvačnosti nemohou ovlivnit vlastnosti materiálu.

Jednoduché elastické materiály jsou matematické abstrakce a žádný skutečný materiál dokonale nezapadá do této definice.

Mnoho elastických materiálů praktického zájmu, jako je železo, plast, dřevo a beton, však lze pro účely analýzy napětí považovat za jednoduché elastické materiály.

Přestože napětí jednoduchých elastických materiálů závisí pouze na stavu deformace, práce namáhaná / namáhaná může záviset na cestě deformace.

Jednoduchý elastický materiál má tedy nekonzervativní strukturu a napětí nelze odvodit z funkce zmenšeného elastického potenciálu. V tomto smyslu se materiály, které jsou konzervativní, nazývají hyperelastickými.

Hypoelastické materiály

Tyto elastické materiály jsou ty, které mají konstitutivní rovnici nezávislou na měření konečných napětí, s výjimkou lineárního případu.

Modely hypoelastických materiálů se liší od modelů hyperelastických materiálů nebo jednoduchých elastických materiálů, protože s výjimkou zvláštních okolností nemohou být odvozeny z funkce hustoty deformační energie (FDED).

Hypoelastický materiál lze přesně definovat jako ten, který je modelován pomocí konstitutivní rovnice, která splňuje tato dvě kritéria:

• Tenzor napětí ō v čase t závisí pouze na pořadí, ve kterém tělo obsadilo své minulé konfigurace, ale ne na období, ve kterém byly tyto minulé konfigurace procházeny.

Ve zvláštním případě toto kritérium zahrnuje jednoduchý elastický materiál, ve kterém aktuální napětí závisí spíše na aktuální konfiguraci než na historii minulých konfigurací.

• Existuje tenzorová funkce s hodnotou G taková, že ō = G (ō, L), ve kterém ō je rozpětí tenzoru napětí materiálu a L je tenzor gradientu rychlosti prostoru.

Hyperelastické materiály

Tyto materiály se také nazývají Greenovy elastické materiály. Jsou typem konstitutivní rovnice pro ideálně elastické materiály, pro které je vztah mezi napětím odvozen z funkce hustoty energie napětí. Tyto materiály jsou zvláštním případem jednoduchých elastických materiálů.

U mnoha materiálů lineární elastické modely správně nepopisují pozorované chování materiálu.

Nejběžnějším příkladem této třídy materiálů je pryž, jejíž vztah napětí-napětí lze definovat jako nelineární, elastický, izotropní, nepochopitelný a obecně nezávislý na jeho poměru napětí.

Hyperelasticita poskytuje způsob, jak modelovat chování těchto materiálů v závislosti na napětí a napětí.

Chování prázdných a vulkanizovaných elastomerů často odpovídá hyperelastickému ideálu. Naplněné elastomery, polymerní pěny a biologické tkáně jsou také modelovány s ohledem na hyperelastickou idealizaci.

Modely hyperelastických materiálů se pravidelně používají k tomu, aby představovaly chování v materiálech s vysokým napětím.

Obvykle se používají k modelování plného a prázdného elastomeru a mechanického chování.

Příklady elastických materiálů

1 - Přírodní kaučuk

2 - Spandex nebo lycra

3- Butylová pryž (PIB)

4-Fluoroelastomer

5 - Elastomery

6-ethylen-propylenová pryž (EPR)

7- Resilin

8- styren-butadienový kaučuk (SBR)

9 - Chloropren

10- Elastin

11 - Gumový epichlorhydrin

12 - Nylon

Nylon

13 - Terpene

14 - Izoprenový kaučuk

15- Poilbutadien

16 - Nitrilkaučuk

17 - Stretch vinyl

18 - Termoplastický elastomer

19 - Silikonový kaučuk

20 - Ethylen-propylen-dienový kaučuk (EPDM)

21 - Ethylvinylacetát (EVA nebo pěnová guma)

22 - Halogenizované butylové kaučuky (CIIR, BIIR)

23- Neopren

Reference

1. Druhy elastických materiálů. Obnoveno z leaf.tv.
2. Elastický materiál Cauchy. Obnoveno z wikipedia.org.
3. Příklady elastických materiálů (2017) Obnoveno z webu quora.com.
4. Jak vybrat hyperelastický materiál (2017) Obnoveno ze stránek simscale.com
5. Hyperestestic materiál. Obnoveno z wikipedia.org.