Понимание гибкости материала

Многие приложения требовали гибкости, чтобы иметь возможность сохранять первоначальную форму. Гибкость – это способность материала упруго изгибаться, а затем восстанавливать свою первоначальную форму после приложения нагрузки. При приложении упругой деформации гибкие материалы могут быть обратимо растянуты. Предел текучести или максимальное напряжение, которое может выдержать материал до того, как он сломается или необратимо деформируется, — это характеристика материала, характеризующая предел упругости.

В этой статье будут обсуждаться следующие вопросы гибкости:

• Что такое гибкость?
• Каковы преимущества гибких материалов?
• Какие области применения гибких материалов?
• Каковы различные типы гибкости?
• В чем разница между гибкостью и эластичностью?

Что такое гибкость?

Гибкость – это способность материала упруго изгибаться, а затем возвращаться к своей первоначальной форме при снятии напряжения. Когда гибкие материалы испытывают упругую деформацию, они могут быть обратимо растянуты. Предел текучести, или максимальное напряжение, которое материал может выдержать перед разрушением или необратимой деформацией, — это характеристика материала, которая лучше всего описывает предел упругости.

Помимо толщины, степень гибкости материалов можно оценить, сравнив их предел текучести с отношениями модуля упругости, которые выражают жесткость и прочность материала соответственно.

Каковы преимущества гибких материалов?

Способность сгибаться или уступать, когда на них оказывается давление или что-то натыкается на них, делает гибкость решающей. Это позволяет этим компонентам или инструментам выполнять операции, требующие легкого прикосновения.

Какие области применения гибких материалов?

Гибкие материалы часто используются в 3D-печати для следующих целей:

• Заслонки
• Герметизация швов
• Захваты

Заслонки

«Бамперы», сделанные из гибких материалов, могут отталкивать стекло или другие бьющиеся предметы в сторону, фактически не разбивая их. На своем заводе по розливу в Севилье, Испания, Heineken использует для этой цели гибкие материалы.

Герметизация швов

Все компании, использующие или перерабатывающие жидкости или масла на своих заводах, могут использовать уплотняющие соединения из гибких материалов, поскольку они могут принимать правильную форму и обеспечивать плотное прилегание.

Захваты

Некоторые предприятия используют гибкие материалы для изготовления захватов, позволяющих аккуратно перемещать продукты.

Каковы различные типы гибкости?

Эластичность и пластичность — два основных типа гибкости, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни. Хотя на первый взгляд эти два типа гибкости кажутся относительно похожими, как только вы узнаете, как они на самом деле работают, вы сможете сказать, что они сильно отличаются друг от друга. Если свести материалы к их основным компонентам, их можно разделить на две разные категории и типы изменений.

Эластичность

Эластичность описывает способность материала изменять форму в ответ на приложенную силу и возвращаться к своей первоначальной форме после прекращения действия приложенной силы. Резина служит прекрасной иллюстрацией того, как это работает, потому что после растяжения она возвращается к своей прежней форме. Внутренняя структура материала может вернуться к своей первоначальной форме, даже если сила заставляет частицы и соединяющие их звенья деформироваться.

Пластичность

Когда к материалу прикладывается сила, он может менять форму. Однако при снятии силы материал не возвращается к своей первоначальной форме; вместо этого ему требуется дополнительная сила, чтобы вернуться в исходное положение. Подумайте, как мы можем сгибать и скручивать скрепки, придавая им различные формы, и они сохранят эту форму, пока мы не согнем их снова. Несмотря на то, что внутренняя структура по-прежнему является единым целым, она претерпела необратимые изменения, некоторые внутренние связи могли быть разорваны, и будет не так просто восстановить ее идентичное состояние до применения силы.

Это объясняет, почему даже гибкие материалы могут ломаться; если применяется чрезмерное усилие, это может привести к ослаблению связей, удерживающих частицы вместе, до такой степени, что они полностью разделятся, что приведет к разрушению материала. Связи между частицами металлической решетки растягиваются, когда мы сгибаем скрепку, и если они находятся под слишком большим напряжением, они порвутся. Даже чрезвычайно эластичные материалы имеют максимальное растяжение перед разрывом.

Зданию нужны материалы с определенной степенью эластичности, чтобы при ударе чем-то оно могло поглощать некоторые удары, не ломаясь, и пластичностью, чтобы гарантировать, что если удар больше, чем то, что материал может выдержать, не сгибаясь, он изгибается. больше, чем полный разрыв. Людям важно понимать, насколько это важно, когда они пытаются что-то сделать.

Современные автомобили — хорошая иллюстрация того, как работает пластичность; они построены с зонами деформации, состоящими из материалов, которые достаточно гибки, чтобы сгибаться и сминаться во время контакта, поглощая силу, чтобы предотвратить разрушение центральной, более жесткой конструкции и серьезные травмы пассажиров.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о гибкости:

В чем разница между гибкостью и эластичностью?

Эластичность и гибкость - две разные идеи и характеристики. В отличие от стекла, которое также эластично, но твердо при комнатной температуре, каучуки в первую очередь являются упругими и гибкими (пластичными) материалами (хрупкими). Гибкость материала больше связана с ударной вязкостью, чем с эластичностью, поскольку ударная вязкость определяется как устойчивость к ударным нагрузкам.

Следовательно, эластичный материал может быть чрезвычайно хрупким или чрезвычайно прочным (пластичным). Мы могли бы утверждать, что пластичность (гибкость) связана с количеством энергии, которое материал может поглотить во время деформации, тогда как эластичность — это сопротивление материала постоянной деформации (пластической деформации). Стекло ломается с гораздо меньшим усилием и гораздо более эластично и жестко, чем резина. Стекло более прочное, а резина менее жесткая.

При сравнении материалов А и В материал А деформируется гораздо меньше, чем материал В, который имеет меньший модуль упругости. B более гибкий, чем A, потому что он деформируется с гораздо меньшим усилием (напряжением). Другими словами, материал Б легче деформируется, и эта деформация может быть упругой и обратимой или постоянной и необратимой (пластической).

Вкратце

Гибкость – это способность материала упруго изгибаться, а затем восстанавливать свою первоначальную форму после приложения нагрузки. При приложении упругой деформации гибкие материалы могут быть обратимо растянуты. Гибкость и эластичность связаны между собой, но различия между ними все же можно заметить.

Это все, что касается этой статьи, в которой рассматриваются ответы на следующие вопросы:

• Что такое гибкость?
• Каковы преимущества гибких материалов?
• Какие области применения гибких материалов?
• Каковы различные типы гибкости?
• В чем разница между гибкостью и эластичностью?

Надеюсь, вы многому научились из прочитанного, если да, поделитесь с другими. Спасибо за прочтение, увидимся!