วัสดุยืดหยุ่น: ประเภทลักษณะและตัวอย่าง - เคมี - 2026

วัสดุยืดหยุ่นเป็นวัสดุเหล่านั้นซึ่งมีความสามารถในการต้านทานอิทธิพลหรือบิดเบือนหรือเปลี่ยนรูป force แล้วกลับไปที่รูปร่างเดิมและขนาดเมื่อแรงเดียวกันจะถูกลบออก

ความยืดหยุ่นเชิงเส้นถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบและวิเคราะห์โครงสร้างเช่นคานแผ่นและแผ่น วัสดุยืดหยุ่นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสังคมเนื่องจากส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตเสื้อผ้ายางรถยนต์ชิ้นส่วนยานยนต์ ฯลฯ

ลักษณะของวัสดุยืดหยุ่น

เมื่อวัสดุยืดหยุ่นถูกเปลี่ยนรูปโดยแรงภายนอกจะเกิดความต้านทานภายในต่อการเสียรูปและคืนสภาพให้กลับสู่สภาพเดิมหากไม่ได้ใช้แรงภายนอกอีกต่อไป

ในระดับหนึ่งวัสดุที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่จะแสดงพฤติกรรมยืดหยุ่น แต่มีข้อ จำกัด เกี่ยวกับขนาดของแรงและการเสียรูปของตัวยึดภายในการคืนตัวแบบยืดหยุ่นนี้

วัสดุจะถือว่ายืดหยุ่นหากสามารถยืดได้ถึง 300% ของความยาวเดิม ด้วยเหตุนี้จึงมีขีด จำกัด ยางยืดซึ่งเป็นแรงหรือแรงดึงที่ยิ่งใหญ่ที่สุดต่อพื้นที่หน่วยของวัสดุแข็งที่สามารถทนได้ในกรณีที่มีการเปลี่ยนรูปถาวร

สำหรับวัสดุเหล่านี้จุดผลผลิตจะเป็นจุดสิ้นสุดของพฤติกรรมยืดหยุ่นและจุดเริ่มต้นของพฤติกรรมพลาสติก สำหรับวัสดุที่อ่อนแอกว่าความเครียดที่จุดให้ผลผลิตส่งผลให้เกิดการแตกหัก

ขีดจำกัดความยืดหยุ่นขึ้นอยู่กับชนิดของของแข็งที่พิจารณา ตัวอย่างเช่นแท่งโลหะสามารถยืดออกได้อย่างยืดหยุ่นได้ถึง 1% ของความยาวเดิม

อย่างไรก็ตามชิ้นส่วนของวัสดุที่เป็นยางบางชนิดสามารถขยายได้ถึง 1,000% คุณสมบัติยืดหยุ่นของของแข็งเจตนาส่วนใหญ่มักจะตกอยู่ระหว่างขั้วทั้งสองนี้

คุณอาจสนใจวัสดุยืดหยุ่นสังเคราะห์ได้อย่างไร?

ประเภทของวัสดุยืดหยุ่น

แบบจำลองวัสดุยืดหยุ่นประเภท Cauchy

ในทางฟิสิกส์วัสดุยืดหยุ่น Cauchy เป็นวัสดุที่ความเค้น / ความตึงของแต่ละจุดถูกกำหนดโดยสถานะปัจจุบันของการเสียรูปที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดค่าอ้างอิงโดยพลการเท่านั้น วัสดุประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าวัสดุยืดหยุ่นอย่างง่าย

จากคำจำกัดความนี้ความเค้นในวัสดุยืดหยุ่นธรรมดาไม่ได้ขึ้นอยู่กับเส้นทางของการเสียรูปประวัติของการเปลี่ยนรูปหรือเวลาที่ใช้ในการทำให้เกิดการเสียรูปนั้น

คำจำกัดความนี้ยังบอกเป็นนัยว่าสมการที่เป็นส่วนประกอบนั้นเป็นเชิงพื้นที่ ซึ่งหมายความว่าความเครียดจะได้รับผลกระทบจากสถานะของความผิดปกติในละแวกใกล้เคียงกับประเด็นที่เป็นปัญหาเท่านั้น

นอกจากนี้ยังบอกเป็นนัยว่าแรงของร่างกาย (เช่นแรงโน้มถ่วง) และแรงเฉื่อยไม่สามารถส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติของวัสดุได้

วัสดุยืดหยุ่นอย่างง่ายเป็นนามธรรมทางคณิตศาสตร์และไม่มีวัสดุใดที่เหมาะกับคำจำกัดความนี้อย่างสมบูรณ์แบบ

อย่างไรก็ตามวัสดุยืดหยุ่นหลายชนิดที่น่าสนใจเช่นเหล็กพลาสติกไม้และคอนกรีตสามารถสันนิษฐานได้ว่าเป็นวัสดุยืดหยุ่นอย่างง่ายเพื่อวัตถุประสงค์ในการวิเคราะห์ความเครียด

แม้ว่าความเค้นของวัสดุยืดหยุ่นอย่างง่ายจะขึ้นอยู่กับสถานะของการเสียรูปเท่านั้น แต่งานที่เกิดจากความเค้น / ความเค้นอาจขึ้นอยู่กับเส้นทางการเปลี่ยนรูป

ดังนั้นวัสดุยืดหยุ่นธรรมดาจึงมีโครงสร้างที่ไม่อนุรักษ์นิยมและความเค้นไม่สามารถหาได้จากฟังก์ชันศักย์ยืดหยุ่นที่ปรับขนาดได้ ในแง่นี้วัสดุที่อนุรักษ์นิยมเรียกว่า hyperelastic

วัสดุ Hypoelastic

วัสดุยืดหยุ่นเหล่านี้คือวัสดุที่มีสมการประกอบโดยไม่ขึ้นกับการวัดความเค้น จำกัด ยกเว้นในกรณีเชิงเส้น

แบบจำลองของวัสดุไฮโปอีลาสติกนั้นแตกต่างจากแบบจำลองของวัสดุไฮเปอร์เรลาสติกหรือวัสดุยืดหยุ่นธรรมดาเนื่องจากยกเว้นในบางกรณีจะไม่สามารถได้มาจากฟังก์ชันของความหนาแน่นของพลังงานที่เปลี่ยนรูป (FDED)

วัสดุที่ไม่ยืดหยุ่นสามารถกำหนดได้อย่างเข้มงวดว่าเป็นวัสดุที่สร้างแบบจำลองโดยใช้สมการที่เป็นส่วนประกอบที่เป็นไปตามเกณฑ์ทั้งสองนี้:

• ความตึงเครียดเมตริกซ์ōที่เวลา t ขึ้นอยู่กับลำดับที่ร่างกายได้ครอบครองการกำหนดค่าที่ผ่านมา แต่ไม่ได้อยู่ในช่วงที่ผ่านมาการกำหนดค่าเหล่านี้ได้อย่างแยบยล

ในกรณีพิเศษเกณฑ์นี้รวมถึงวัสดุยืดหยุ่นอย่างง่ายซึ่งความเครียดในปัจจุบันขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าปัจจุบันเท่านั้นแทนที่จะเป็นประวัติของการกำหนดค่าในอดีต

• มีฟังก์ชันเทนเซอร์ที่มีค่าGเช่นō = G ( ō , L ) ซึ่งōคือช่วงของเทนเซอร์ความเค้นของวัสดุและLคือเทนเซอร์ไล่ระดับความเร็วของอวกาศ

วัสดุ Hyperelastic

วัสดุเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าวัสดุยืดหยุ่นของกรีน เป็นสมการที่เป็นส่วนประกอบสำหรับวัสดุยืดหยุ่นในอุดมคติซึ่งความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นได้มาจากฟังก์ชันความหนาแน่นของพลังงานความเครียด วัสดุเหล่านี้เป็นกรณีพิเศษของวัสดุยืดหยุ่นง่ายๆ

สำหรับวัสดุหลายชนิดแบบจำลองยางยืดเชิงเส้นอธิบายพฤติกรรมที่สังเกตได้ของวัสดุไม่ถูกต้อง

ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดของวัสดุประเภทนี้คือยางซึ่งสามารถกำหนดความสัมพันธ์ของความเค้น - ความตึงได้เป็นแบบไม่เป็นเชิงเส้นยืดหยุ่นไอโซโทรปิกไม่สามารถเข้าใจได้และโดยทั่วไปจะไม่ขึ้นกับอัตราส่วนความเค้น

Hyperelasticity เป็นวิธีในการสร้างแบบจำลองพฤติกรรมความตึงเครียดของวัสดุดังกล่าว

พฤติกรรมของอีลาสโตเมอร์ที่ว่างเปล่าและวัลคาไนซ์มักจะเป็นไปตามอุดมคติของไฮเปอร์เรลาสติก อิลาสโตเมอร์ที่เติมโฟมโพลีเมอร์และเนื้อเยื่อทางชีววิทยายังได้รับการจำลองแบบโดยคำนึงถึงอุดมคติของไฮเปอร์เรลาสติก

แบบจำลองวัสดุ Hyperelastic ถูกใช้เป็นประจำเพื่อแสดงถึงพฤติกรรมที่มีความเครียดสูงในวัสดุ

โดยปกติจะใช้เพื่อสร้างแบบจำลองยางและพฤติกรรมเชิงกลที่เต็มและว่างเปล่า

ตัวอย่างวัสดุยืดหยุ่น

1- ยางธรรมชาติ

2- แปนเด็กซ์หรือไลคร่า

3- ยางบิวทิล (PIB)

4- ฟลูออโรอีลาสโตเมอร์

5- อีลาสโตเมอร์

6- ยางเอทิลีน - โพรพิลีน (EPR)

7- เรซิลิน

8- ยางสไตรีน - บิวทาไดอีน (SBR)

9- คลอโรพรีน

10- อีลาสติน

11- ยาง epichlorohydrin

12- ไนลอน

ไนลอน

13- เทอร์พีน

14- ยางไอโซพรีน

15- โพอิลบูทาไดอีน

16- ยางไนไตร

17- ไวนิลยืด

18- เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์

19- ยางซิลิโคน

20- ยางเอทิลีน - โพรพิลีน - ไดอีน (EPDM)

21- Ethylvinylacetate (ยาง EVA หรือฟอง)

22- ยางบิวทิลที่ทำจากฮาโลเจน (CIIR, BIIR)

23- นีโอพรีน

อ้างอิง

1. ประเภทของวัสดุยืดหยุ่น กู้คืนจาก leaf.tv.
2. วัสดุยืดหยุ่น Cauchy สืบค้นจาก wikipedia.org.
3. ตัวอย่างวัสดุยืดหยุ่น (2017) กู้คืนจาก quora.com.
4. วิธีเลือกวัสดุไฮเปอร์เรลาสติก (2017) กู้คืนจาก simscale.com
5. วัสดุ Hyperlestic สืบค้นจาก wikipedia.org.