- Característiques dels materials elàstics
- Tipus de materials elàstics
- Models de materials elàstics tipus Cauchy
- materials hipoelásticos
- materials hiperelásticos
- Exemples de materials elàstics
- referències
Els materials elàstics són aquells materials que tenen l'habilitat de resistir a una influència o força distorsionadora o deformadora, per després retornar a la seva forma i mida original quan la mateixa força és retirada.
L'elasticitat lineal és utilitzada àmpliament en el disseny i en l'anàlisi d'estructures com les bigues, les plaques i les làmines. Els materials elàstics tenen una gran importància per a la societat, ja que molts d'ells són utilitzats per elaborar roba, llandes, recanvis automotors, etc.
Característiques dels materials elàstics
Quan un material elàstic és deformat amb una força externa, experimenta una resistència interna a la deformació i la restauració al seu estat original si la força externa ja no és aplicada.
Fins a cert punt, la majoria dels materials sòlids exhibeixen un comportament elàstic, però hi ha un límit de la magnitud de la força i de la deformació acompanyant dins d'aquesta recuperació elàstica.
Es considera a un material com elàstic si pot ser estirat fins a 300% del seu llarg original. Per aquest motiu ha un límit elàstic, que és la major força o tensió per unitat d'àrea d'un material sòlid que pot suportar davant d'una deformació permanent.
Per a aquests materials, el límit d'elasticitat marca la fi del seu comportament elàstic i el començament del seu comportament de plàstic. Per als materials més febles, l'estrès o tensió sobre el seu límit d'elasticitat resulta en la seva fractura.
El límit d'elasticitat depèn de el tipus de sòlid considerat. Per exemple, una barra de metall pot ser estesa elàsticament fins a 1% de la seva llarg original.
No obstant això, fragments de certs materials gomosos poden experimentar extensions de fins a 1000%. Les propietats elàstiques de la majoria dels sòlids intenció tendeixen a caure entre aquests dos extrems.
Potser et pugui interessar Com es Sintetitza un Material Elàstic?
Tipus de materials elàstics
Models de materials elàstics tipus Cauchy
En la física, un material elàstic Cauchy és aquell en el qual l'estrès / tensió de cada punt és determinat només per l'estat actual de deformació respecte a una configuració arbitrària de referència. Aquest tipus de materials també és anomenat material elàstic simple.
Partint d'aquesta definició, la tensió en un material elàstic simple no depèn de la ruta de deformació, la història de la deformació, o el temps que triga a aconseguir aquesta deformació.
Aquesta definició també implica que les equacions constitutives són espacialment locals. Això vol dir que l'estrès sol és afectat per l'estat de les deformacions en un veïnat proper a el punt en qüestió.
També implica que la força d'un cos (com la gravetat) i les forces d'inèrcia no poden afectar les propietats de l'material.
Els materials elàstics simples són abstraccions matemàtiques, i cap material real encaixa en aquesta definició perfectament.
No obstant això, molts materials elàstics d'interès pràctic com el ferro, el plàstic, la fusta i el concret, poden ser assumits com materials elàstics simples per a propòsits d'anàlisi d'estrès.
Tot i que la tensió dels materials elàstics simples depèn només de l'estat de deformació, el treball realitzat per la tensió / estrès pot dependre de el camí de deformació.
Per tant, un material elàstic simple té una estructura no conservativa i la tensió no pot ser derivada d'una funció potencial elàstica escalada. En aquest sentit, els materials que són conservatius són anomenats hiperelásticos.
materials hipoelásticos
Aquests materials elàstics són aquells que tenen una equació constitutiva independent de les mesures de tensió finita excepte en el cas lineal.
Els models de materials hipoelásticos són diferents dels models de materials hiperelásticos o dels materials elàstics simples ja que, excepte en circumstàncies particulars, no poden ser derivats d'una funció de densitat d'energia de deformació (FDED).
Un material hipoelástico pot ser rigorosament definit com un que és modelat utilitzant una equació constitutiva que satisfà aquests dos criteris:
- El tensor tensió ō a el temps t depèn només de l'ordre en el qual el cos ha ocupat les seves configuracions passades, però no en el lapse en què aquestes configuracions passades van ser travessades.
Com un cas especial, aquest criteri inclou a un material elàstic simple, en el qual la tensió actual depèn només de la configuració actual en comptes de la història de les configuracions passades.
- Hi ha una funció-tensor amb valor G de manera que ō = G (ō, L) en el qual ō és el lapse de el tensor tensió de el material i L sigui el tensor gradient de velocitat espacial.
materials hiperelásticos
Aquests materials també són anomenats materials elàstics de Green. Són un tipus d'equació constitutiva per a materials idealment elàstics per als quals la relació entre la tensió és derivada d'una funció densitat d'energia de deformació. Aquests materials són un cas especial de materials elàstics simples.
Per a molts materials, els models lineals elàstics no descriuen correctament el comportament observat de l'material.
L'exemple més comú d'aquesta classe de material és el cautxú, la relació estrès-tensió pot ser definida com no lineal, elàstica, isotròpica, incomprensible i generalment independent de la seva proporció de tensió.
La hiperelasticidad subministra una manera de modelar el comportament d'estrès-tensió d'aquests materials.
El comportament d'elastòmers buits i vulcanitzats sovint conformen l'ideal hiperelástico. Els elastòmers plens, les escumes polimèriques i els teixits biològics també són modelats amb la idealització hiperelástica en ment.
Els models de materials hiperelásticos regularment són utilitzats per representar un comportament de gran deformació en els materials.
Usualment són utilitzats per modelar comportaments mecànics i d'elastòmers buits i plens.
Exemples de materials elàstics
1- Goma natural
2- Spandex o lycra
3- Cautxú butílic (PIB)
4- Fluoroelastómero
5- Elastòmers
6- Cautxú etilè-propilè (EPR)
7- Resilina
8- Cautxú estirè-butadiè (SBR)
9- Cloroprè
10- Elastina
11- epiclorhidrina de cautxú
12- Nylon
nylon
13- terpè
14- Cautxú isoprè
15- Poilbutadieno
16- Cautxú nitrílic
17- Vinil stretch
18- Elastòmer termoplàstic
19- Goma de silicona
20- Cautxú etilè-propilè-diè (EPDM)
21- etilè vinil acetat (goma EVA o foamy)
22- Cautxús butilos halogenizados (CIIR, BIIR)
23- Neoprè
referències
- Types of elastic materials. Recuperat de leaf.tv.
- Cauchy elastic material. Recuperat de wikipedia.org.
- Elastic materials examples (2017) Recuperat de quora.com.
- How to choose an hyperelastic material (2017) Recuperat de simscale.com
- Hyperlestic material. Recuperat de wikipedia.org.