MATERIALE ELASTICE: TIPURI, CARACTERISTICI ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Cele Materialele elastice sunt acele materiale care au capacitatea de a rezista la o influență sau să denatureze sau să deformeze forță, și apoi a reveni la forma sa inițială și mărimea când aceeași forță este îndepărtată.

Elasticitatea liniară este utilizată pe scară largă în proiectarea și analiza structurilor precum grinzile, plăcile și foile. Materialele elastice au o importanță deosebită pentru societate, deoarece multe dintre ele sunt folosite pentru confecționarea hainelor, a anvelopelor, a pieselor auto etc.

Caracteristicile materialelor elastice

Atunci când un material elastic este deformat de o forță externă, acesta resimte o rezistență internă la deformare și îl restabilește la starea inițială, dacă forța externă nu mai este aplicată.

Într-o anumită măsură, majoritatea materialelor solide prezintă un comportament elastic, dar există o limită a mărimii forței și a deformării însoțitoare în cadrul acestei recuperări elastice.

Un material este considerat elastic dacă poate fi întins până la 300% din lungimea sa inițială. Din acest motiv, există o limită elastică, care este cea mai mare forță sau tensiune pe unitatea de suprafață a unui material solid pe care îl poate rezista în caz de deformare permanentă.

Pentru aceste materiale, punctul de randament marchează sfârșitul comportamentului lor elastic și începutul comportamentului lor plastic. Pentru materiale mai slabe, stresul asupra punctului lor de producție are ca rezultat fractura lor.

Limita de elasticitate depinde de tipul de solid considerat. De exemplu, o bară metalică poate fi extinsă elastic, până la 1% din lungimea sa inițială.

Cu toate acestea, fragmente din anumite materiale cauciucate pot experimenta extensii de până la 1000%. Proprietățile elastice ale majorității solidelor intenționate tind să se încadreze între aceste două extreme.

Ați putea fi interesat de Cum se sintetizează un material elastic?

Tipuri de materiale elastice

Modele din materiale elastice tip Cauchy

În fizică, un material elastic Cauchy este unul în care tensiunea / tensiunea fiecărui punct este determinată numai de starea actuală de deformare în raport cu o configurație de referință arbitrară. Acest tip de material se numește și material elastic simplu.

Pe baza acestei definiții, efortul dintr-un material elastic simplu nu depinde de calea tulpinii, de istoricul tulpinii sau de timpul necesar pentru realizarea acestei tulpini.

Această definiție implică, de asemenea, că ecuațiile constitutive sunt spațiale locale. Aceasta înseamnă că stresul este afectat doar de starea deformațiilor dintr-un cartier apropiat de punctul în cauză.

De asemenea, implică faptul că forța unui corp (cum ar fi gravitația) și forțele de inerție nu pot afecta proprietățile materialului.

Materialele elastice simple sunt abstracții matematice și niciun material real nu se potrivește perfect acestei definiții.

Cu toate acestea, multe materiale elastice de interes practic, cum ar fi fierul, plasticul, lemnul și betonul, pot fi presupuse a fi materiale elastice simple în scopuri de analiză a stresului.

Deși tensiunea materialelor elastice simple depinde doar de starea de deformare, munca depusă de stres / stres poate depinde de calea de deformare.

Prin urmare, un material elastic simplu are o structură ne-conservativă și stresul nu poate fi derivat dintr-o funcție potențială elastică scalată. În acest sens, materialele care sunt conservatoare se numesc hiperelastice.

Materiale hipoelastice

Aceste materiale elastice sunt cele care au o ecuație constitutivă independent de măsurătorile de eforturi finite, cu excepția cazului liniar.

Modelele de materiale hipoelastice sunt diferite de modelele de materiale hiperelastice sau modele simple de materiale elastice, deoarece, cu excepția unor circumstanțe particulare, nu pot fi derivate dintr-o funcție de densitate a energiei de deformare (FDED).

Un material ipoelastic poate fi definit riguros ca unul care este modelat folosind o ecuație constitutivă care satisface aceste două criterii:

• Tensiunea de tensiune ō la momentul t depinde numai de ordinea în care corpul a ocupat configurațiile sale trecute, dar nu și de perioada în care au fost traversate aceste configurații anterioare.

Ca un caz special, acest criteriu include un material elastic simplu, în care tensiunea curentă depinde doar de configurația curentă, mai degrabă decât de istoricul configurațiilor anterioare.

• Există o funcție de tensiune cu valoarea G, astfel încât ō = G ( ō , L ) în care ō este întinderea tensiunii de tensiune a materialului și L este tensorul în gradient al vitezei spațiale.

Materiale hiperelastice

Aceste materiale se mai numesc materiale elastice de la Green. Ele sunt un tip de ecuație constitutivă pentru materialele ideal elastice pentru care relația dintre stres este derivată dintr-o funcție de densitate a energiei tulpinii. Aceste materiale sunt un caz special al materialelor elastice simple.

Pentru multe materiale, modelele elastice liniare nu descriu corect comportamentul observat al materialului.

Cel mai frecvent exemplu al acestei clase de materiale este cauciucul, a cărui relație tensiune-tensiune poate fi definită ca neliniară, elastică, izotropă, de neînțeles și, în general, independentă de raportul său de stres.

Hiperelasticitatea oferă o modalitate de a modela comportamentul la tensiune la aceste materiale.

Comportamentul elastomerilor goi și vulcanizați se conformează adesea idealului hiperelastic. Elastomerii umpluti, spumele polimerice și țesuturile biologice sunt, de asemenea, modelate cu idealizarea hiperelastică.

Modelele de materiale hiperelastice sunt utilizate în mod regulat pentru a reprezenta un comportament de încordare ridicată în materiale.

De obicei, sunt utilizate pentru modelarea elastomerului complet și gol și a comportamentului mecanic.

Exemple de materiale elastice

1- Cauciuc natural

2- Spandex sau lycra

3- Cauciuc butilic (PIB)

4- Fluoroelastomer

5- Elastomeri

6- Cauciuc etilen-propilenic (EPR)

7- Resilin

8- Cauciuc stiren-butadienă (SBR)

9- Cloropren

10- Elastin

11- Epiclorohidrina de cauciuc

12- Nylon

Nailon

13- Terpene

14- Cauciuc izopren

15- Poilbutadienă

16- Cauciuc nitril

17- Vinil extensibil

18- Elastomer termoplastic

19- Cauciuc siliconic

20- Cauciuc etilen-propilen-dien (EPDM)

21- Acetat de etilvinilat (EVA sau cauciuc spumos)

22- Cauciucuri butilice halogenizate (CIIR, BIIR)

23- Neopren

Referințe

1. Tipuri de materiale elastice. Recuperat din leaf.tv.
2. Cauchy material elastic. Recuperat de la wikipedia.org.
3. Exemple de materiale elastice (2017) recuperate de pe quora.com.
4. Cum să alegeți un material hiperelastic (2017) recuperat de pe simscale.com
5. Material hiperlestic. Recuperat de la wikipedia.org.