ELASTISCHE MATERIALIEN: TYPEN, EIGENSCHAFTEN UND BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Die elastischen Materialien sind solche Materialien, die einem Einfluss oder einer Verzerrungs- oder Verformungskraft widerstehen können und dann zu ihrer ursprünglichen Form und Größe zurückkehren, wenn dieselbe Kraft entfernt wird.

Die lineare Elastizität wird häufig bei der Konstruktion und Analyse von Strukturen wie Balken, Platten und Blechen verwendet. Elastische Materialien sind für die Gesellschaft von großer Bedeutung, da viele von ihnen zur Herstellung von Kleidung, Reifen, Autoteilen usw. verwendet werden.

Eigenschaften der elastischen Materialien

Wenn ein elastisches Material durch eine äußere Kraft verformt wird, erfährt es einen inneren Widerstand gegen Verformung und stellt seinen ursprünglichen Zustand wieder her, wenn die äußere Kraft nicht mehr angewendet wird.

Bis zu einem gewissen Grad zeigen die meisten festen Materialien ein elastisches Verhalten, aber es gibt eine Grenze für die Größe der Kraft und die damit verbundene 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 darstellt, der es bei bleibender Verformung standhalten kann.

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

Die Elastizitätsgrenze hängt von der Art des betrachteten Feststoffs ab. Beispielsweise kann eine Metallstange elastisch bis zu 1% ihrer ursprünglichen Länge verlängert werden.

Fragmente bestimmter gummiartiger Materialien können jedoch Dehnungen von bis zu 1000% erfahren. Die elastischen Eigenschaften der meisten beabsichtigten Feststoffe liegen tendenziell zwischen diesen beiden Extremen.

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Arten von elastischen Materialien

Modelle aus elastischen Materialien Typ Cauchy

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

Basierend auf dieser Definition hängt die Spannung in einem einfachen elastischen Material nicht vom Dehnungspfad, der Dehnungshistorie oder der Zeit ab, die erforderlich ist, um diese Dehnung zu erreichen.

Diese Definition impliziert auch, dass die konstitutiven Gleichungen räumlich lokal sind. Dies bedeutet, dass die Spannung nur durch den Zustand der Verformungen in einer Nachbarschaft nahe dem fraglichen Punkt beeinflusst wird.

Dies impliziert auch, dass die Kraft eines Körpers (wie die Schwerkraft) und die Trägheitskräfte die Eigenschaften des Materials nicht beeinflussen können.

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

Es kann jedoch angenommen werden, dass viele elastische Materialien von praktischem Interesse, wie Eisen, Kunststoff, Holz und Beton, einfache elastische Materialien für Spannungsanalysezwecke sind.

Obwohl die Spannung einfacher elastischer Materialien nur vom Verformungszustand abhängt, kann die durch Spannung / Spannung geleistete Arbeit vom Verformungspfad abhängen.

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

Hypoelastische Materialien

Diese elastischen Materialien haben eine konstitutive Gleichung, die unabhängig von den Messungen der endlichen Spannung ist, außer im linearen Fall.

Hypoelastische Materialmodelle unterscheiden sich von hyperelastischen Materialmodellen oder einfachen elastischen Materialmodellen darin, dass sie, außer unter bestimmten Umständen, nicht aus einer Funktion der Verformungsenergiedichte (FDED) abgeleitet werden können.

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

• Die Spannung Tensor ō zum Zeitpunkt t hängt nur von der Reihenfolge , in der der Körper seine Vergangenheit Konfigurationen beschäftigt hat, aber nicht auf der Zeit , in der diese Vergangenheit Konfigurationen durchlaufen wurden.

Als Sonderfall umfasst dieses Kriterium ein einfaches elastisches Material, bei dem die aktuelle Spannung nur von der aktuellen Konfiguration und nicht von der Geschichte früherer Konfigurationen abhängt.

• Es gibt eine Tensorfunktion mit dem Wert G, so dass ō = G ( ō , L ) ist, wobei ō die Spanne des Spannungstensors des Materials und L der Raumgeschwindigkeitsgradiententensor ist.

Hyperelastische Materialien

Diese Materialien werden auch als elastische Materialien von Green bezeichnet. Sie sind eine Art konstitutive Gleichung für ideal elastische Materialien, für die die Beziehung zwischen Spannung aus einer Dehnungsenergiedichtefunktion abgeleitet wird. Diese Materialien sind ein Sonderfall einfacher elastischer Materialien.

Für viele Materialien beschreiben lineare elastische Modelle das beobachtete Verhalten des Materials nicht korrekt.

Das häufigste Beispiel für diese Materialklasse ist Gummi, dessen Spannungs-Spannungs-Beziehung als nichtlinear, elastisch, isotrop, unverständlich und im Allgemeinen unabhängig von seinem Spannungsverhältnis definiert werden kann.

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

Das Verhalten von leeren und vulkanisierten Elastomeren entspricht häufig dem hyperelastischen Ideal. Gefüllte Elastomere, Polymerschäume und biologische Gewebe werden ebenfalls unter Berücksichtigung der hyperelastischen Idealisierung modelliert.

Hyperelastische Materialmodelle werden regelmäßig verwendet, um das Verhalten von Materialien mit hoher Dehnung darzustellen.

Sie werden normalerweise verwendet, um das vollständige und leere Elastomer- und mechanische Verhalten 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- Kautschuk-Epichlorhydrin

12-Nylon

Nylon

13-Terpen

14- Isoprenkautschuk

15-Poilbutadien

16- Nitrilkautschuk

17- Stretch-Vinyl

18- Thermoplastisches Elastomer

19- Silikongummi

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

21- Ethylvinylacetat (EVA oder Schaumgummi)

22- Halogenierte Butylkautschuke (CIIR, BIIR)

23- Neopren

Verweise

1. Arten von elastischen Materialien. Von leaf.tv wiederhergestellt.
2. Cauchy elastisches Material. Von wikipedia.org wiederhergestellt.
3. Beispiele für elastische Materialien (2017) Von quora.com wiederhergestellt.
4. So wählen Sie ein hyperelastisches Material aus (2017) Von simscale.com wiederhergestellt
5. Hyperlestisches Material. Von wikipedia.org wiederhergestellt.