VẬT LIỆU ĐÀN HỒI: LOẠI, ĐẶC ĐIỂM VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2025

Các vật liệu đàn hồi là những vật liệu có khả năng chống lại ảnh hưởng hoặc bóp méo hoặc làm biến dạng lực lượng, và sau đó trở về hình dạng ban đầu của nó và kích thước khi lực lượng cùng được lấy ra.

Tính đàn hồi tuyến tính được sử dụng rộng rãi trong thiết kế và phân tích các kết cấu như dầm, bản và tấm. Vật liệu đàn hồi có tầm quan trọng lớn đối với xã hội, vì nhiều người trong số chúng được sử dụng để làm quần áo, lốp xe, phụ tùng ô tô, v.v.

Đặc điểm vật liệu đàn hồi

Khi một vật liệu đàn hồi bị biến dạng bởi ngoại lực, nó sẽ chịu một lực cản bên trong để biến dạng và khôi phục lại trạng thái ban đầu nếu ngoại lực không còn tác dụng.

Ở một mức độ nào đó, hầu hết các vật liệu rắn thể hiện đặc tính đàn hồi, nhưng có giới hạn đối với độ lớn của lực và biến dạng tương ứng trong quá trình phục hồi đàn hồi này.

Một vật liệu được coi là đàn hồi nếu nó có thể bị kéo giãn đến 300% chiều dài ban đầu. Vì lý do này, có giới hạn đàn hồi, là lực hoặc lực căng lớn nhất trên một đơn vị diện tích của vật liệu rắn có thể chịu được biến dạng vĩnh viễn.

Đối với những vật liệu này, điểm chảy đánh dấu sự kết thúc của hành vi đàn hồi và sự bắt đầu của hành vi dẻo của chúng. Đối với các vật liệu yếu hơn, ứng suất lên điểm chảy của chúng dẫn đến đứt gãy.

Giới hạn đàn hồi phụ thuộc vào loại vật rắn được xem xét. Ví dụ, một thanh kim loại có thể được kéo dài đàn hồi đến 1% so với chiều dài ban đầu của nó.

Tuy nhiên, các mảnh vỡ của một số vật liệu cao su nhất định có thể bị giãn nở lên đến 1000%. Các đặc tính đàn hồi của hầu hết các chất rắn có ý định có xu hướng nằm giữa hai thái cực này.

Bạn có thể quan tâm Vật liệu đàn hồi được tổng hợp như thế nào?

Các loại vật liệu đàn hồi

Các mô hình vật liệu đàn hồi loại Cauchy

Trong vật lý, vật liệu đàn hồi Cauchy là vật liệu trong đó ứng suất / lực căng của mỗi điểm chỉ được xác định bởi trạng thái biến dạng hiện tại đối với cấu hình tham chiếu tùy ý. Loại chất liệu này còn được gọi là chất liệu thun đơn giản.

Dựa trên định nghĩa này, ứng suất trong vật liệu đàn hồi đơn giản không phụ thuộc vào đường đi của biến dạng, lịch sử của biến dạng, hoặc thời gian để đạt được biến dạng đó.

Định nghĩa này cũng ngụ ý rằng các phương trình cấu thành là cục bộ về mặt không gian. Điều này có nghĩa là ứng suất chỉ bị ảnh hưởng bởi trạng thái của các biến dạng trong vùng lân cận gần với điểm được đề cập.

Nó cũng ngụ ý rằng lực của một cơ thể (chẳng hạn như trọng lực) và lực quán tính không thể ảnh hưởng đến các đặc tính của vật liệu.

Vật liệu đàn hồi đơn giản là những trừu tượng toán học, và không có vật liệu thực nào phù hợp hoàn hảo với định nghĩa này.

Tuy nhiên, nhiều vật liệu đàn hồi được quan tâm thực tế, chẳng hạn như sắt, nhựa, gỗ và bê tông, có thể được coi là vật liệu đàn hồi đơn giản cho mục đích phân tích ứng suất.

Mặc dù ứng suất của vật liệu đàn hồi đơn giản chỉ phụ thuộc vào trạng thái biến dạng, nhưng công do ứng suất / ứng suất thực hiện có thể phụ thuộc vào đường biến dạng.

Do đó, một vật liệu đàn hồi đơn giản có cấu trúc không bảo toàn và ứng suất không thể xuất phát từ một hàm thế năng đàn hồi theo tỷ lệ. Theo nghĩa này, các vật liệu có tính bảo tồn được gọi là siêu đàn hồi.

Vật liệu chống co giãn

Những vật liệu đàn hồi này là những vật liệu có phương trình cấu tạo độc lập với các phép đo ứng suất hữu hạn ngoại trừ trường hợp tuyến tính.

Mô hình vật liệu siêu đàn hồi khác với mô hình vật liệu siêu đàn hồi hoặc mô hình vật liệu đàn hồi đơn giản ở chỗ, ngoại trừ một số trường hợp cụ thể, chúng không thể được suy ra từ hàm mật độ năng lượng biến dạng (FDED).

Vật liệu không đàn hồi có thể được định nghĩa một cách chặt chẽ là vật liệu được mô hình hóa bằng cách sử dụng một phương trình cấu thành đáp ứng hai tiêu chí sau:

• Lực căng ō tại thời điểm t chỉ phụ thuộc vào thứ tự mà cơ thể đã chiếm giữ các cấu hình trong quá khứ của nó, nhưng không phụ thuộc vào khoảng thời gian mà các cấu hình trong quá khứ này được chuyển qua.

Là một trường hợp đặc biệt, tiêu chí này bao gồm một vật liệu đàn hồi đơn giản, trong đó ứng suất hiện tại chỉ phụ thuộc vào cấu hình hiện tại hơn là lịch sử của cấu hình trong quá khứ.

• Có một hàm tensor với giá trị G sao cho ō = G ( ō , L ) trong đó ō là nhịp của tensor ứng suất của vật liệu và L là tensor gradient vận tốc không gian.

Vật liệu siêu dẻo

Những vật liệu này còn được gọi là vật liệu đàn hồi của Green. Chúng là một loại phương trình cấu tạo cho các vật liệu đàn hồi lý tưởng mà mối quan hệ giữa ứng suất được suy ra từ hàm mật độ năng lượng biến dạng. Những vật liệu này là một trường hợp đặc biệt của vật liệu đàn hồi đơn giản.

Đối với nhiều vật liệu, mô hình đàn hồi tuyến tính không mô tả chính xác hành vi quan sát được của vật liệu.

Ví dụ phổ biến nhất của loại vật liệu này là cao su, mà mối quan hệ ứng suất-căng có thể được định nghĩa là phi tuyến tính, đàn hồi, đẳng hướng, không thể hiểu được và nói chung không phụ thuộc vào tỷ lệ ứng suất của nó.

Tính siêu đàn hồi cung cấp một cách để mô hình hóa ứng suất ứng suất của các vật liệu đó.

Hoạt động của chất đàn hồi rỗng và lưu hóa thường tuân theo lý tưởng siêu đàn hồi. Chất đàn hồi đầy, bọt cao phân tử và các mô sinh học cũng được mô hình hóa với sự lý tưởng hóa siêu đàn hồi.

Các mô hình vật liệu siêu đàn hồi thường được sử dụng để thể hiện ứng xử biến dạng cao trong vật liệu.

Chúng thường được sử dụng để lập mô hình hoạt động cơ học và chất đàn hồi đầy đủ và rỗng.

Ví dụ về vật liệu đàn hồi

1- Cao su thiên nhiên

2- Spandex hoặc lycra

3- Cao su butyl (PIB)

4- Fluoroelastomer

5- Chất đàn hồi

6- Cao su ethylene-propylene (EPR)

7- Nhựa

8- Cao su styren-butadien (SBR)

9- Cloropren

10- Elastin

11- Cao su epichlorohydrin

12- Nylon

Nylon

13- Terpene

14- Cao su isoprene

15- Poilbutadiene

16- Cao su nitrile

17- Vinyl căng

18- Chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo

19- Cao su silicone

20- Cao su ethylene-propylene-diene (EPDM)

21- Etylvinylaxetat (EVA hoặc cao su tạo bọt)

22- Cao su butyl halogen hóa (CIIR, BIIR)

23- Neoprene

Người giới thiệu

1. Các loại vật liệu đàn hồi. Đã khôi phục từ leaf.tv.
2. Chất liệu thun Cauchy. Khôi phục từ wikipedia.org.
3. Ví dụ về vật liệu đàn hồi (2017) Được khôi phục từ quora.com.
4. Cách chọn vật liệu siêu dẻo (2017) Được khôi phục từ simscale.com
5. Vật liệu siêu cứng. Khôi phục từ wikipedia.org.