วัสดุยืดหยุ่น: ประเภทลักษณะและตัวอย่าง

วัสดุยืดหยุ่น คือวัสดุที่มีความสามารถในการต้านทานอิทธิพลหรือการบิดเบือนที่ผิดเพี้ยนหรือบิดเบือนจากนั้นกลับสู่รูปทรงและขนาดดั้งเดิมของพวกเขาเมื่อนำแรงเดียวกันออก

ความยืดหยุ่นเชิงเส้นถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการออกแบบและวิเคราะห์โครงสร้างเช่นคานแผ่นและแผ่น

วัสดุยางยืดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสังคมเนื่องจากส่วนใหญ่ใช้ทำเสื้อผ้ายางรถยนต์ชิ้นส่วนยานยนต์เป็นต้น

ลักษณะของวัสดุยืดหยุ่น

เมื่อวัสดุยืดหยุ่นนั้นถูกเปลี่ยนรูปด้วยแรงภายนอกมันจะมีความต้านทานภายในต่อการเปลี่ยนรูปและคืนสู่สถานะเดิมหากแรงภายนอกนั้นไม่ได้ใช้อีกต่อไป

ในระดับหนึ่งวัสดุที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่จะแสดงพฤติกรรมยืดหยุ่น แต่มีข้อ จำกัด เกี่ยวกับขนาดของแรงและความผิดปกติที่เกิดขึ้นภายในการฟื้นตัวแบบยืดหยุ่นนี้

วัสดุนั้นถือว่ายืดหยุ่นถ้าสามารถยืดได้ถึง 300% ของความยาวเดิม

ด้วยเหตุนี้จึงมีข้อ จำกัด ยืดหยุ่นซึ่งเป็นความแข็งแรงหรือความตึงเครียดที่ยิ่งใหญ่ที่สุดต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ของวัสดุแข็งที่สามารถทนต่อการเสียรูปถาวร

สำหรับวัสดุเหล่านี้ขีด จำกัด ของความยืดหยุ่นนับเป็นจุดสิ้นสุดของพฤติกรรมยืดหยุ่นและจุดเริ่มต้นของพฤติกรรมพลาสติก สำหรับวัสดุที่อ่อนแอกว่าความเครียดหรือความเครียดที่มีต่อความแข็งแรงของผลผลิตจะทำให้เกิดการแตกหัก

ความแข็งแรงของผลผลิตขึ้นอยู่กับชนิดของของแข็งที่พิจารณา ตัวอย่างเช่นแท่งโลหะสามารถยืดได้สูงถึง 1% ของความยาวเดิม

อย่างไรก็ตามชิ้นส่วนของวัสดุเหนียวบางอย่างอาจมีส่วนขยายสูงถึง 1, 000% คุณสมบัติความยืดหยุ่นของของแข็งเจตนาส่วนใหญ่มีแนวโน้มที่จะตกอยู่ระหว่างสองขั้ว

บางทีคุณอาจจะสนใจวัสดุสังเคราะห์ยืดได้อย่างไร?

ประเภทของวัสดุยืดหยุ่น

แบบจำลองของวัสดุยืดหยุ่น Cauchy

ในวิชาฟิสิกส์ Cauchy elastic material เป็นวัสดุหนึ่งที่ความเครียด / ความตึงของแต่ละจุดจะถูกกำหนดโดยสถานะการเปลี่ยนรูปปัจจุบันเท่านั้นที่เกี่ยวข้องกับโครงแบบอ้างอิงโดยพลการ วัสดุประเภทนี้เรียกว่าวัสดุยืดหยุ่นง่าย

เริ่มต้นจากคำจำกัดความนี้ความตึงเครียดในวัสดุยืดหยุ่นเรียบง่ายไม่ได้ขึ้นอยู่กับเส้นทางการเปลี่ยนรูปประวัติความผิดปกติหรือเวลาที่ใช้เพื่อให้ได้การเสียรูปนั้น

คำจำกัดความนี้ยังหมายถึงว่าสมการเชิงโครงสร้างเป็นแบบท้องถิ่น ซึ่งหมายความว่าความเครียดจะได้รับผลกระทบจากสถานะของความผิดปกติในละแวกใกล้เคียงกับจุดที่เป็นปัญหาเท่านั้น

นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าความแข็งแกร่งของร่างกาย (เช่นแรงโน้มถ่วง) และแรงเฉื่อยไม่สามารถส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติของวัสดุ

วัสดุยืดหยุ่นอย่างง่ายเป็นนามธรรมทางคณิตศาสตร์และไม่มีวัสดุจริงที่เหมาะกับคำนิยามนี้อย่างสมบูรณ์

อย่างไรก็ตามวัสดุยืดหยุ่นจำนวนมากที่น่าสนใจเช่นเหล็กพลาสติกไม้และคอนกรีตสามารถใช้เป็นวัสดุยืดหยุ่นอย่างง่ายสำหรับการวิเคราะห์ความเครียด

แม้ว่าความตึงของวัสดุยืดหยุ่นอย่างง่ายขึ้นอยู่กับสถานะของการเสียรูป แต่งานที่ทำโดยความเครียด / ความเครียดอาจขึ้นอยู่กับเส้นทางการเปลี่ยนรูป

ดังนั้นวัสดุยืดหยุ่นที่เรียบง่ายจึงมีโครงสร้างที่ไม่อนุรักษ์และไม่สามารถรับแรงดึงจากฟังก์ชั่นการยืดหยุ่นที่ปรับขนาดได้ ในแง่นี้วัสดุที่อนุรักษ์นิยมจะเรียกว่า hyperelastic

วัสดุที่ยืดหยุ่น

วัสดุยืดหยุ่นเหล่านี้เป็นวัสดุที่มีสมการเชิงโครงสร้างที่เป็นอิสระจากการวัดความเครียดแบบ จำกัด ยกเว้นในกรณีที่เป็นเส้นตรง

แบบจำลองวัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูงนั้นแตกต่างจากแบบจำลองวัสดุไฮเปอร์ลาสติกหรือวัสดุยืดหยุ่นอย่างง่ายเนื่องจากยกเว้นในบางสถานการณ์พวกเขาไม่สามารถได้มาจากฟังก์ชั่นความหนาแน่นพลังงานผิดรูป (FDED)

วัสดุ hypoelastic สามารถกำหนดอย่างเข้มงวดเป็นหนึ่งที่มีการจำลองโดยใช้สมการเชิงโครงสร้างที่เป็นไปตามเกณฑ์ทั้งสองนี้:

ความตึงของเมตริกซ์ที่ ō ในเวลานั้นขึ้นอยู่กับลำดับที่ร่างกายได้ครอบครองการกำหนดค่าที่ผ่านมาของมัน แต่ไม่ได้อยู่ในช่วงเวลาที่การกำหนดค่าที่ผ่านมาเหล่านี้ถูกสำรวจ

เป็นกรณีพิเศษเกณฑ์นี้รวมถึงวัสดุยืดหยุ่นง่ายซึ่งความตึงเครียดในปัจจุบันขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าปัจจุบันเท่านั้นแทนที่จะเป็นประวัติของการกำหนดค่าที่ผ่านมา

มีฟังก์ชั่นเทนเซอร์ที่มีค่า G- ดังนั้น ō = G ( ō, L ) โดยที่ ō คือช่วงของแรงตึงของวัสดุเทนเซอร์และ L คือตัวเร่งความเร็วเชิงพื้นที่

วัสดุ Hyperelastic

วัสดุเหล่านี้เรียกว่าวัสดุยืดหยุ่นสีเขียว พวกเขาเป็นประเภทของสมการเชิงโครงสร้างสำหรับวัสดุยืดหยุ่นที่มีความสัมพันธ์อย่างดีระหว่างความเค้นและความเครียดซึ่งมาจากฟังก์ชันความหนาแน่นพลังงานที่เสียรูป วัสดุเหล่านี้เป็นกรณีพิเศษของวัสดุยืดหยุ่นง่าย

สำหรับวัสดุหลายชนิดโมเดลยืดหยุ่นเชิงเส้นไม่ได้อธิบายพฤติกรรมที่สังเกตได้ของวัสดุอย่างถูกต้อง