Bahan Elastis: Jenis, Karakteristik, dan Contoh

Bahan elastis adalah bahan -bahan yang memiliki kemampuan untuk menahan pengaruh atau gaya distorsi atau distorsi, dan kemudian kembali ke bentuk dan ukuran aslinya ketika gaya yang sama dilepaskan.

Elastisitas linier banyak digunakan dalam desain dan analisis struktur seperti balok, pelat dan lembaran.

Bahan elastis sangat penting bagi masyarakat karena banyak di antaranya digunakan untuk membuat pakaian, ban, suku cadang otomotif, dll.

Karakteristik bahan elastis

Ketika bahan elastis dideformasi dengan kekuatan eksternal, ia mengalami resistansi internal terhadap deformasi dan mengembalikannya ke keadaan semula jika gaya eksternal tidak lagi diterapkan.

Sampai batas tertentu, sebagian besar bahan padat menunjukkan perilaku elastis, tetapi ada batas besarnya kekuatan dan deformasi yang menyertainya dalam pemulihan elastis ini.

Suatu bahan dianggap elastis jika dapat diregangkan hingga 300% dari panjang aslinya.

Untuk alasan ini ada batas elastis, yang merupakan kekuatan atau tegangan terbesar per satuan luas bahan padat yang dapat menahan deformasi permanen.

Untuk bahan-bahan ini, batas elastisitas menandai akhir dari perilaku elastisnya dan awal dari perilaku plastisnya. Untuk bahan yang lebih lemah, tegangan atau tekanan pada kekuatan luluh menghasilkan fraktur.

Kekuatan luluh tergantung pada jenis padatan yang dipertimbangkan. Misalnya, batang logam dapat diregangkan secara elastis hingga 1% dari panjang aslinya.

Namun, fragmen bahan bergetah tertentu dapat mengalami ekstensi hingga 1000%. Sifat elastis sebagian besar padatan niat cenderung jatuh di antara dua ekstrem ini.

Mungkin Anda mungkin tertarik. Bagaimana bahan peregangan disintesis?

Jenis bahan elastis

Model bahan elastis Cauchy

Dalam fisika, bahan elastis Cauchy adalah bahan di mana tegangan / tegangan setiap titik hanya ditentukan oleh keadaan deformasi saat ini sehubungan dengan konfigurasi referensi yang sewenang-wenang. Jenis bahan ini juga disebut bahan elastis sederhana.

Mulai dari definisi ini, tegangan dalam bahan elastis sederhana tidak tergantung pada jalur deformasi, sejarah deformasi, atau waktu yang diperlukan untuk mencapai deformasi itu.

Definisi ini juga menyiratkan bahwa persamaan konstitutif adalah spasial lokal. Ini berarti bahwa stres hanya dipengaruhi oleh keadaan deformasi di lingkungan yang dekat dengan titik yang dimaksud.

Ini juga menyiratkan bahwa kekuatan benda (seperti gravitasi) dan gaya inersia tidak dapat mempengaruhi sifat material.

Bahan elastis sederhana adalah abstraksi matematis, dan tidak ada bahan nyata yang cocok dengan definisi ini dengan sempurna.

Namun, banyak bahan elastis yang memiliki kepentingan praktis seperti besi, plastik, kayu dan beton dapat dianggap sebagai bahan elastis sederhana untuk keperluan analisis tegangan.

Meskipun tegangan bahan elastis sederhana hanya tergantung pada keadaan deformasi, pekerjaan yang dilakukan oleh stres / stres mungkin tergantung pada jalur deformasi.

Oleh karena itu, bahan elastis sederhana memiliki struktur non-konservatif dan ketegangan tidak dapat diturunkan dari fungsi potensial elastis berskala. Dalam pengertian ini, bahan yang konservatif disebut hiperastik.

Bahan hypo-elastis

Bahan elastis ini adalah yang memiliki persamaan konstitutif independen dari pengukuran tegangan hingga kecuali dalam kasus linier.

Model material hipo-elastis berbeda dari model material hiperastik atau material elastis sederhana karena, kecuali dalam keadaan tertentu, mereka tidak dapat diturunkan dari fungsi deformasi kepadatan energi (FDED) fungsi.

Bahan hypoelastic dapat secara ketat didefinisikan sebagai salah satu yang dimodelkan menggunakan persamaan konstitutif yang memenuhi dua kriteria ini:

Ketegangan tensor ō pada waktu t hanya tergantung pada urutan di mana tubuh telah menempati konfigurasi masa lalunya, tetapi tidak pada selang di mana konfigurasi masa lalu ini dilintasi.

Sebagai kasus khusus, kriteria ini mencakup bahan elastis sederhana, di mana tegangan saat ini hanya bergantung pada konfigurasi saat ini, bukan pada sejarah konfigurasi sebelumnya.

Ada fungsi tensor dengan nilai G- sehingga ō = G ( ō, L ) di mana ō adalah rentang tensor tegangan material dan L adalah tensor gradien kecepatan spasial.

Bahan hyperelastic

Bahan-bahan ini juga disebut bahan elastis hijau. Mereka adalah jenis persamaan konstitutif untuk bahan elastis idealnya yang hubungan antara stres berasal dari fungsi kepadatan energi deformasi. Bahan-bahan ini adalah kasus khusus dari bahan elastis sederhana.

Untuk banyak bahan, model elastis linier tidak menggambarkan perilaku bahan yang diamati dengan benar.

Hyperrelasticity menyediakan cara untuk memodelkan perilaku stres-regangan bahan-bahan ini.

Perilaku elastomer yang kosong dan divulkanisir sering membentuk ideal hiperelastik. Elastomer penuh, busa polimer, dan jaringan biologis juga dimodelkan dengan idealisasi hiperelastik.

Model material hyperelastic secara teratur digunakan untuk mewakili perilaku deformasi yang hebat dalam material.

Mereka biasanya digunakan untuk memodelkan perilaku mekanik dan elastomer yang kosong dan penuh.