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Tipos de materiais elásticos, características e exemplos
O materiais elásticos são aqueles materiais que têm a capacidade de resistir a uma influência ou distorcer ou deformar a força, e em seguida retornar à sua forma e tamanho original quando a mesma força é removida.
A elasticidade linear é amplamente utilizada no projeto e análise de estruturas como vigas, chapas e chapas.
Os materiais elásticos têm uma grande importância para a sociedade, porque muitos deles são usados para confeccionar roupas, pneus, peças automotivas, etc.
Características de materiais elásticos
Quando um material elástico é deformado por uma força externa, passa por uma resistência interna de deformação e restabelece ao seu estado original, se a força externa é aplicada não.
Em certa medida, a maioria dos materiais sólidos apresentam um comportamento elástico, mas existe um limite para a magnitude de força e a deformação que acompanha dentro da recuperação elástica.
Um material é considerado elástico se puder ser esticado até 300% do seu comprimento original.
Por essa razão, existe um limite elástico, que é a maior força ou tensão por unidade de área de um material sólido que pode suportar a deformação permanente.
Para estes materiais, o limite de elasticidade marca o fim de seu comportamento elástico e o início de seu comportamento plástico. Para materiais mais fracos, o estresse ou a tensão em sua força de escoamento resulta em sua fratura.
A força de rendimento depende do tipo de sólido considerado. Por exemplo, uma barra de metal pode ser elasticamente estendida até 1% do seu comprimento original.
No entanto, fragmentos de certos materiais gomosos podem sofrer extensões de até 1000%. As propriedades elásticas da maioria dos sólidos de intenção tendem a cair entre esses dois extremos.
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Tipos de materiais elásticos
Modelos de materiais elásticos tipo Cauchy
Em física, um material elástico é um em Cauchy o stress / tensão de cada ponto é determinado apenas pelo estado de deformação com respeito a uma configuração de referência arbitrária. Esse tipo de material também é chamado de material elástico simples.
A partir desta definição, a tensão em um material elástico simples não dependem da via de deformação, história deformação, ou o tempo que leva para alcançar esta deformação.
Essa definição também implica que as equações constitutivas são espacialmente locais. Isso significa que o estresse é afetado apenas pelo estado das deformações em um bairro próximo ao ponto em questão.
Também implica que a força de um corpo (como a gravidade) e as forças inerciais não podem afetar as propriedades do material.
Materiais elásticos simples são abstrações matemáticas e nenhum material real se encaixa perfeitamente nessa definição.
No entanto, muitos materiais elásticos de interesse prático, como ferro, plástico, madeira e concreto, podem ser considerados como materiais elásticos simples para fins de análise de tensão.
Embora a tensão de materiais elásticos simples dependa apenas do estado de deformação, o trabalho feito por tensão / tensão pode depender do caminho de deformação.
Portanto, um material elástico simples tem uma estrutura não conservativa e a tensão não pode ser derivada de uma função potencial elástica em escala. Nesse sentido, materiais conservadores são chamados de hiperelásticos.
Materiais hipo-elásticos
Esses materiais elásticos são aqueles que possuem uma equação constitutiva independente das medidas de tensão finita, exceto no caso linear.
Modelos hipoelásticos materiais são diferentes modelos de material ou materiais elásticos hiperelástico simples uma vez que, excepto em circunstâncias especiais, não pode ser derivada a partir de uma função de densidade de energia de deformação (FDED).
Um material hipoelástico pode ser rigorosamente definido como aquele que é modelado usando uma equação constitutiva que satisfaça esses dois critérios:
- Tensor de tensão ō ao tempo t depende apenas da ordem em que o corpo ocupou suas configurações passadas, mas não do lapso em que essas configurações passadas foram percorridas.
Como um caso especial, este critério inclui um material elástico simples, no qual a tensão atual depende apenas da configuração atual, em vez do histórico das configurações passadas.
- Existe um tensor de função com valor G de maneira que ō = G (ō, L) em que ō é a extensão da tensão do tensor do material e L ser o tensor de gradiente de velocidade espacial.
Materiais hiperelásticos
Esses materiais também são chamados de materiais elásticos verdes. Eles são um tipo de equação constitutiva para materiais idealmente elásticos para os quais a relação entre estresse é derivada de uma função de densidade de energia de deformação. Estes materiais são um caso especial de materiais elásticos simples.
Para muitos materiais, os modelos elásticos lineares não descrevem corretamente o comportamento observado do material.
O exemplo mais comum desse tipo de material é a borracha, cuja relação tensão-deformação pode ser definida como não-linear, elástica, isotrópica, incompreensível e geralmente independente de sua relação de tensão. 
A hiperelasticidade fornece uma maneira de modelar o comportamento tensão-deformação desses materiais.
O comportamento dos elastômeros vazios e vulcanizados muitas vezes compõem o ideal hiperelástico. Elastômeros completos, espumas poliméricas e tecidos biológicos também são modelados com idealização hiperelástica em mente.
Modelos de materiais hiperelásticos são usados regularmente para representar um comportamento de grande deformação em materiais.
Eles geralmente são usados para modelar comportamento mecânico e elastômeros vazios e completos.
Exemplos de materiais elásticos
1- Borracha natural
2- Spandex ou lycra
3- Borracha de butila (PIB)
4- Fluoroelastômero
5- Elastômeros
6- Borracha de etileno-propileno (EPR)
7- Resilin
8- Borracha de estireno-butadieno (SBR)
9- Cloropreno
10-elastina
11- epicloridrina de borracha
12- Nylon
13- Terpene
14- Borracha de isopreno
15- Poilbutadieno
16- Borracha nitrílica
17- vinil trecho
18- Elastômero termoplástico
19- Borracha de silicone
20- Borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM)
21- Etilvinilacetato (borracha de EVA ou espuma)
22- Borracha butílica halogenada (CIIR, BIIR)
23 - Neoprene
Referências
- Tipos de materiais elásticos. Obtido em leaf.tv.
- Material elástico Cauchy. Obtido em wikipedia.org.
- Exemplos de materiais elásticos (2017) Recuperados de quora.com.
- Como escolher um material hiperelástico (2017) Recuperado de simscale.com
- Material hiperléstico. Obtido em wikipedia.org.