- מאפייני חומרים אלסטיים
- סוגי חומרים אלסטיים
- דגמים מחומרים אלסטיים מסוג קאוצ'י
- חומרים היפואלסטיים
- חומרים היפרלסטיים
- דוגמאות לחומרים אלסטיים
- הפניות
חומרים אלסטיים הם אלה חומרים אשר יש את היכולת לעמוד בפני השפעה או לעוות או עיוות בכוח, ולאחר מכן לחזור הצורה והגודל המקורי כאשר אותו כוח מוסר.
גמישות לינארית נמצאת בשימוש נרחב בתכנון וניתוח של מבנים כמו קורות, צלחות וסדינים. לחומרים אלסטיים יש חשיבות רבה לחברה, מכיוון שרבים מהם משמשים לייצור בגדים, צמיגים, חלקי רכב וכו '.
מאפייני חומרים אלסטיים
כאשר חומר אלסטי מעוות על ידי כוח חיצוני, הוא חווה התנגדות פנימית לעיוות ומחזיר אותו למצב המקורי שלו אם הכוח החיצוני אינו מופעל עוד.
במידה מסוימת, מרבית החומרים המוצקים מראים התנהגות אלסטית, אך יש גבול לעוצמת הכוח ולעיוות הנלווה בתוך ההתאוששות האלסטית הזו.
חומר נחשב אלסטי אם ניתן למתוח אותו עד 300% מאורכו המקורי. מסיבה זו יש גבול אלסטי, המהווה את הכוח או המתח הגדול ביותר בכל שטח היחידה של חומר מוצק שיכול לעמוד בפני עיוות קבוע.
עבור חומרים אלה נקודת התפוקה מסמנת את סיום התנהגותם האלסטית ואת תחילת התנהגותם הפלסטית. עבור חומרים חלשים יותר, לחץ על נקודת התפוקה שלהם מביא לשבר שלהם.
מגבלת האלסטיות תלויה בסוג המוצק הנחשב. לדוגמה, ניתן להרחיב מוט מתכת באופן אלסטי עד 1% מאורכו המקורי.
עם זאת, שברי חומרים גומייים מסוימים יכולים לחוות תוספות של עד 1000%. התכונות האלסטיות של רוב מוצקי הכוונה נוטות ליפול בין שני הקצוות הללו.
אתה עשוי להתעניין ב כיצד מסונתז חומר אלסטי?
סוגי חומרים אלסטיים
דגמים מחומרים אלסטיים מסוג קאוצ'י
בפיזיקה, חומר אלסטי קאוצ'י הוא חומר בו הלחץ / המתח של כל נקודה נקבעים רק על ידי מצב הדפורמציה הנוכחי ביחס לתצורת התייחסות שרירותית. סוג זה של חומר נקרא גם חומר אלסטי פשוט.
בהתבסס על הגדרה זו, הלחץ בחומר אלסטי פשוט אינו תלוי בנתיב המתח, בהיסטוריית המתח, או בזמן שלוקח להשיג זן זה.
הגדרה זו מרמזת גם על כך שהמשוואות המכוננות מקומיות במרחב. המשמעות היא שהלחץ מושפע רק ממצב העיוותים בשכונה הקרובה לנקודה המדוברת.
זה גם מרמז כי כוחו של גוף (כמו כוח הכבידה) וכוחות האינרציה אינם יכולים להשפיע על תכונות החומר.
חומרים אלסטיים פשוטים הם הפשטות מתמטיות, ואף חומר אמיתי אינו מתאים להגדרה זו בצורה מושלמת.
עם זאת, ניתן להניח כי חומרים אלסטיים רבים בעלי עניין מעשי, כגון ברזל, פלסטיק, עץ ובטון, הם חומרים אלסטיים פשוטים למטרות ניתוח מתח.
למרות שהלחץ של חומרים אלסטיים פשוטים תלוי רק במצב של דפורמציה, העבודה שנעשית על ידי מתח / לחץ יכולה להיות תלויה בנתיב הדפורמציה.
לכן, לחומר אלסטי פשוט יש מבנה לא שמרני ולא ניתן להפיק מתח מתפקוד פוטנציאל אלסטי בקנה מידה. במובן זה, חומרים שמרניים נקראים היפר-אלסטיים.
חומרים היפואלסטיים
חומרים אלסטיים אלה הם אלו שיש להם משוואה מכוננת ללא תלות במדידות הלחץ הסופית למעט במקרה הליניארי.
מודלים של חומרים היפואלסטיים שונים ממודלים של חומר היפר-אלסטי או מדגמי חומר אלסטיים פשוטים בכך שמעט בנסיבות מסוימות, לא ניתן יהיה לגזור אותם מפונקציה של צפיפות אנרגיית עיוות (FDED).
ניתן להגדיר באופן קפדני חומר היפואלסטי כמודל באמצעות משוואה מכוננת העונה על שני הקריטריונים הללו:
- טנסור המתח ō בזמן t תלוי רק בסדר בו כבש הגוף את תצורות העבר שלו, אך לא בתקופה בה חצו תצורות העבר.
כמקרה מיוחד, קריטריון זה כולל חומר אלסטי פשוט, בו הלחץ הנוכחי תלוי רק בתצורה הנוכחית ולא בהיסטוריה של תצורות עבר.
- יש פונקצית טנזור עם ערך G כך ש- ō = G ( ō , L ) בו ō הוא המרווח של טנסור הלחץ של החומר ו- L הוא טנסור המהירות של החלל.
חומרים היפרלסטיים
חומרים אלה נקראים גם החומרים האלסטיים של גרין. הם סוג של משוואה מכוננת עבור חומרים אלסטיים באופן אידיאלי שעבורם הקשר בין מתח נגזר מתפקוד צפיפות אנרגיה מתח. חומרים אלה הם מקרה מיוחד של חומרים אלסטיים פשוטים.
עבור חומרים רבים, מודלים אלסטיים לינאריים אינם מתארים נכון את ההתנהגות שנצפתה בחומר.
הדוגמה הנפוצה ביותר למעמד זה של חומר היא גומי, שניתן להגדיר את יחסי המתח-מתח כבלתי ליניאריים, אלסטיים, איזוטרופיים, בלתי מובנים ובעלי תלות ביחס הלחץ שלו.
היפרלסטיות מספקת דרך לדגמן את התנהגות מתח-הלחץ של חומרים כאלה.
התנהגותם של אלסטומרים ריקים ומושקעים לרוב תואמת את האידיאל ההיפר-אלסטי. אלסטומרים מלאים, קצף פולימרים ורקמות ביולוגיות מעוצבים גם הם על פי אידיאליזציה היפר-אלסטית.
מודלים של חומרים היפרסטיים משמשים באופן קבוע לייצוג התנהגות גבוהה-מתח בחומרים.
הם משמשים בדרך כלל למודל של התנהגות אלסטומר מלאה וריקה והתנהגות מכנית.
דוגמאות לחומרים אלסטיים
1- גומי טבעי
2- ספנדקס או לייקרה
3 - גומי בוטיל (PIB)
4- פלואורואסטומר
5- אלסטומרים
6- גומי אתילן-פרופילן (EPR)
7- שרף
8- גומי סטירן-בוטדיאן (SBR)
9- כלורופרן
10- אלסטין
11 - אפיכורואידרין גומי
12- ניילון
ניילון
13- טרפן
14- גומי איזופרני
15 - Poilbutadiene
16- גומי ניטריל
17- ויניל מתיחה
18- אלסטומר תרמופלסטי
19- גומי סיליקון
20- גומי אתילן-פרופילן-דיאן (EPDM)
21 - אתילווינילאצטט (EVA או גומי מוקצף)
22- גומי בוטיל הלוגניים (CIIR, BIIR)
23- ניאופרן
הפניות
- סוגי חומרים אלסטיים. התאושש מ leaf.tv.
- חומר אלסטי קשוש. התאושש מ- wikipedia.org.
- דוגמאות לחומרים אלסטיים (2017) התאוששה מ- quora.com.
- כיצד לבחור חומר היפר-אלסטי (2017) התאושש מ- simscale.com
- חומר היפרלסטי. התאושש מ- wikipedia.org.