Elastische Materialtypen, Merkmale und Beispiele

Die elastische Materialien sind jene Materialien, die die Fähigkeit haben, einem verzerrenden oder verzerrenden Einfluss oder einer Kraft zu widerstehen und dann zu ihrer ursprünglichen Form und Größe zurückzukehren, wenn dieselbe Kraft entfernt wird.

Lineare Elastizität wird häufig bei der Konstruktion und Analyse von Strukturen wie Trägern, Platten und Blechen verwendet.

Elastische Materialien haben eine große Bedeutung für die Gesellschaft, weil viele von ihnen Kleidung, Reifen, Autoteile usw. herstellen.

Eigenschaften von elastischen Materialien

Wenn ein elastisches Material mit einer äußeren Kraft verformt wird, erfährt es einen inneren Widerstand gegenüber der Verformung und stellt es in seinen ursprünglichen Zustand zurück, wenn die äußere Kraft nicht mehr ausgeübt wird.

Bis zu einem gewissen Grad weisen die meisten festen Materialien ein elastisches Verhalten auf, aber es gibt eine Grenze für die Größe der Kraft und die begleitende Verformung innerhalb dieser elastischen Erholung.

Ein Material gilt als elastisch, wenn es bis zu 300% seiner ursprünglichen Länge gedehnt werden kann.

Aus diesem Grund gibt es eine Elastizitätsgrenze, die die größte Kraft oder Spannung pro Flächeneinheit eines festen Materials ist, die einer permanenten Verformung widerstehen kann.

Bei diesen Materialien markiert die Elastizitätsgrenze das Ende ihres elastischen Verhaltens und den Beginn ihres plastischen Verhaltens. Bei schwächeren Materialien führt eine Belastung oder Belastung ihrer Streckgrenze zu deren Bruch.

Die Streckgrenze hängt von der Art des betrachteten Feststoffes ab. Zum Beispiel kann eine Metallstange elastisch bis zu 1% ihrer ursprünglichen Länge verlängert werden.

Fragmente bestimmter gummiartiger Materialien können jedoch Erweiterungen von bis zu 1000% erfahren. Die elastischen Eigenschaften der meisten Intention-Feststoffe tendieren dazu, zwischen diese beiden Extreme zu fallen.

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Arten von elastischen Materialien

Modelle von elastischen Materialien Typ Cauchy

In der Physik ist ein elastisches Cauchy-Material ein Material, bei dem die Spannung / Spannung jedes Punktes nur durch den aktuellen Verformungszustand in Bezug auf eine willkürliche Referenzkonfiguration bestimmt wird. Diese Art von Material wird auch einfaches elastisches Material genannt.

Ausgehend von dieser Definition hängt die Spannung in einem einfachen elastischen Material nicht von dem Verformungsweg, der Geschichte der Verformung oder der Zeit ab, die benötigt wird, um diese Verformung zu erreichen.

Diese Definition beinhaltet auch, dass die konstitutiven Gleichungen räumlich lokal sind. Dies bedeutet, dass die Belastung nur durch den Zustand der Deformationen in einer Nachbarschaft in der Nähe des fraglichen Punktes beeinflusst wird.

Es bedeutet auch, dass die Stärke eines Körpers (wie Schwerkraft) und Trägheitskräfte die Eigenschaften des Materials nicht beeinflussen können.

Einfache elastische Materialien sind mathematische Abstraktionen, und kein reales Material passt perfekt zu dieser Definition.

Viele elastische Materialien von praktischem Interesse, wie Eisen, Kunststoff, Holz und Beton, können jedoch als einfache elastische Materialien für die Spannungsanalyse angenommen werden.

Obwohl die Spannung von einfachen elastischen Materialien nur von dem Zustand der Verformung abhängt, kann die Arbeit, die durch Spannung / Spannung geleistet wird, von dem Verformungsweg abhängen.

Daher hat ein einfaches elastisches Material eine nicht-konservative Struktur und die Spannung kann nicht von einer skalierten elastischen Potentialfunktion abgeleitet werden. In diesem Sinne werden konservative Materialien als hyperelastisch bezeichnet.

Hypoelastische Materialien

Diese elastischen Materialien sind solche, die eine konstitutive Gleichung unabhängig von den endlichen Spannungsmessungen haben, außer im linearen Fall.

Modelle von hypoelastischen Materialien unterscheiden sich von Modellen von hyperelastischen Materialien oder einfachen elastischen Materialien, da sie, abgesehen von besonderen Umständen, nicht aus einer Funktion der Deformationsenergiedichte (FDED) abgeleitet werden können.

Ein hypoelastisches Material kann streng definiert werden als eines, das unter Verwendung einer konstitutiven Gleichung modelliert wird, die diese zwei Kriterien erfüllt:

• Spannungsspanner ō zur Zeit t es hängt nur von der Reihenfolge ab, in der der Körper seine früheren Konfigurationen eingenommen hat, aber nicht von dem Ablauf, in dem diese früheren Konfigurationen durchlaufen wurden.

Als Spezialfall beinhaltet dieses Kriterium ein einfaches elastisches Material, bei dem die aktuelle Spannung nur von der aktuellen Konfiguration abhängt und nicht von der Historie der vergangenen Konfigurationen.

• Es gibt einen Funktionstraffer mit Wert G so dass ō = G (ō, L) in denen ō ist die Spannweite der Tensorspannung des Materials und L sei der räumliche Geschwindigkeitsgradiententensor.

Hyperelastische Materialien

Diese Materialien werden auch grüne elastische Materialien genannt. Sie sind eine Art von konstitutiver Gleichung für ideal elastische Materialien, für die die Beziehung zwischen Spannung von einer Deformationsenergiedichtefunktion abgeleitet wird. Diese Materialien sind ein Spezialfall von einfachen elastischen Materialien.

Bei vielen Materialien beschreiben lineare elastische Modelle das beobachtete Verhalten des Materials nicht korrekt.

Das häufigste Beispiel für diese Art von Material ist Gummi, dessen Spannungs-Dehnungs-Beziehung als nicht-linear, elastisch, isotrop, unverständlich und im Allgemeinen unabhängig von seinem Spannungsverhältnis definiert werden kann.

Hyperelastizität bietet eine Möglichkeit, das Spannungs-Dehnungs-Verhalten dieser Materialien zu modellieren.

Das Verhalten von leeren und vulkanisierten Elastomeren bildet oft das hyperelastische Ideal. Volle Elastomere, polymere Schäume und biologische Gewebe werden ebenfalls mit hyperelastischer Idealisierung modelliert.

Modelle von hyperelastischen Materialien werden regelmäßig verwendet, um ein Verhalten großer Verformung in Materialien darzustellen.

Sie werden normalerweise verwendet, um mechanisches Verhalten und leere und volle Elastomere zu modellieren.

Beispiele für elastische Materialien

1- Naturkautschuk

2-Spandex oder Lycra

3-Butylkautschuk (PIB)

4- Fluorelastomer

5- Elastomere

6- Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR)

7- Resilin

8- Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)

9 - Chloropren

10- Elastin

11 - Gummi-Epichlorhydrin

12 - Nylon

13 - Terpene

14- Isoprenkautschuk

15 - Poilbutadien

16- Nitrilkautschuk

17- Stretch-Vinyl

18- Thermoplastisches Elastomer

19- Silikonkautschuk

20 - Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM)

21- Ethylvinylacetat (EVA-Kautschuk oder schaumig)

22- Halogenierter Butylkautschuk (CIIR, BIIR)

23- Neopren

Referenzen

1. Arten von elastischen Materialien. Von leaf.tv abgerufen
2. Cauchy elastisches Material. Von wikipedia.org abgerufen.
3. Beispiele für elastische Materialien (2017) Zurückgewonnen von quora.com.
4. Wie wählt man ein hyperelastisches Material? (2017) Recovered from simscale.com
5. Hyperelastisches Material. Von wikipedia.org abgerufen.