De flexibiliteit van een materiaal begrijpen

Veel toepassingen vroegen om flexibiliteit om de oorspronkelijke vorm te kunnen behouden. Flexibiliteit is het vermogen van een materiaal om elastisch te buigen en vervolgens zijn oorspronkelijke vorm te herstellen na het aanbrengen van een belasting. Wanneer elastische spanning wordt toegepast, kunnen flexibele materialen omkeerbaar worden uitgerekt. De vloeigrens, of maximale spanning die een materiaal kan weerstaan ​​voordat het breekt of onomkeerbaar vervormt, is de materiaaleigenschap die de elastische limiet kenmerkt.

In dit artikel worden de volgende vragen over flexibiliteit besproken:

• Wat is flexibiliteit?
• Wat zijn de voordelen van flexibele materialen?
• Wat zijn de toepassingen van flexibele materialen?
• Wat zijn de verschillende soorten flexibiliteit?
• Wat is het verschil tussen flexibiliteit en elasticiteit?

Wat is flexibiliteit?

Flexibiliteit is het vermogen van een materiaal om elastisch te buigen en vervolgens terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm wanneer de spanning wordt verwijderd. Wanneer flexibele materialen elastische spanning ondervinden, kunnen ze omkeerbaar worden uitgerekt. De vloeigrens, of maximale spanning die een materiaal kan verdragen voordat het breekt of onomkeerbaar vervormt, is het kenmerk van het materiaal dat de elastische limiet het beste beschrijft.

Naast de dikte kan de mate van flexibiliteit van materialen worden beoordeeld door hun vloeigrens te vergelijken met de elasticiteitsmodulusverhoudingen, die respectievelijk de stijfheid en sterkte van een materiaal uitdrukken.

Wat zijn de voordelen van flexibele materialen?

Het vermogen om te buigen of te bezwijken wanneer er druk wordt uitgeoefend of er iets tegenaan botst, maakt flexibiliteit cruciaal. Hierdoor kunnen deze componenten of instrumenten bewerkingen uitvoeren die een lichte aanraking vereisen.

Wat zijn de toepassingen van flexibele materialen?

Flexibele materialen worden vaak gebruikt bij 3D-printen voor de volgende toepassingen:

• Dempers
• Naden afdichten
• Grijpers

Dempers

"Bumpers", die zijn gemaakt van flexibele materialen, kunnen glas of andere breekbare voorwerpen opzij duwen zonder ze echt te breken. In zijn bottelarij in Sevilla, Spanje, gebruikt Heineken hiervoor flexibele materialen.

Naden afdichten

Alle bedrijven die vloeistoffen of oliën in hun fabrieken gebruiken of verwerken, kunnen afdichtingsverbindingen gebruiken die zijn gemaakt van flexibele materialen, omdat ze zich kunnen aanpassen aan de juiste vorm en goed aansluiten.

Grijpers

Sommige bedrijven gebruiken flexibele materialen om grijpers te maken die delicate producthantering mogelijk maken.

Wat zijn de verschillende soorten flexibiliteit?

Elasticiteit en plasticiteit zijn de twee belangrijkste soorten flexibiliteit die we in het dagelijks leven ervaren. Hoewel deze twee soorten flexibiliteit aan de oppervlakte relatief vergelijkbaar lijken, kun je, als je eenmaal weet hoe ze werken, zien dat ze erg van elkaar verschillen. Wanneer ze worden teruggebracht tot hun meest elementaire componenten, kunnen materialen worden gebogen in twee verschillende categorieën en soorten verandering.

Elasticiteit

Elasticiteit beschrijft het vermogen van een materiaal om van vorm te veranderen als reactie op een uitgeoefende kracht en om terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm nadat de uitgeoefende kracht is teruggetrokken. Rubber dient als een prachtige illustratie van hoe dit werkt, omdat het na te zijn uitgerekt terugkeert naar zijn vorige vorm. De interne structuur van het materiaal kan terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm, zelfs als de kracht ervoor zorgt dat de deeltjes en de schakels die ze verbinden, vervormen.

Plasticiteit

Wanneer een kracht op een materiaal wordt uitgeoefend, kan het van vorm veranderen. Wanneer de kracht echter wordt weggenomen, keert het materiaal niet terug naar zijn oorspronkelijke vorm; in plaats daarvan heeft het extra kracht nodig om terug te buigen naar zijn oorspronkelijke positie. Bedenk hoe we paperclips in verschillende vormen kunnen buigen en draaien, en ze zullen deze vormen behouden totdat we ze opnieuw buigen. Ook al is de interne structuur nog steeds die van een enkele eenheid, deze heeft een permanente verandering ondergaan, sommige interne bindingen zijn mogelijk verbroken en het zal niet zo eenvoudig zijn om de identieke staat te herstellen voordat er geweld werd toegepast.

Dit verklaart waarom zelfs flexibele materialen kunnen breken; als er een overmatige hoeveelheid kracht wordt uitgeoefend, kan dit ertoe leiden dat de bindingen die de deeltjes bij elkaar houden, verzwakken tot het punt waarop ze volledig uit elkaar gaan, waardoor het materiaal breekt. De bindingen tussen de metalen roosterdeeltjes worden uitgerekt als we de paperclip buigen, en als ze onder te veel spanning staan, zullen ze breken. Zelfs materialen die extreem elastisch zijn, hebben een maximale rek voordat ze breken.

Een gebouw heeft materialen nodig met een bepaalde mate van elasticiteit, zodat het, als het ergens door wordt geraakt, een deel van de schokken kan absorberen zonder te breken, en plasticiteit om ervoor te zorgen dat als de impact groter is dan wat het materiaal aankan zonder te buigen, het buigt meer dan volledig breken. Het is belangrijk dat mensen begrijpen hoeveel dat is als ze iets proberen te maken.

Moderne auto's zijn een goede illustratie van hoe plasticiteit functioneert; ze zijn gebouwd met kreukelzones die bestaan ​​uit materialen die flexibel genoeg zijn om te buigen en te kreukelen tijdens contact, waarbij de kracht wordt geabsorbeerd om te voorkomen dat de centrale, stijvere structuur breekt en de inzittenden ernstig verwondt.

Bekijk de video hieronder voor meer informatie over flexibiliteit:

Wat is het verschil tussen flexibiliteit en elasticiteit?

Elasticiteit en flexibiliteit zijn twee verschillende ideeën en kenmerken. In tegenstelling tot glas, dat bij kamertemperatuur eveneens elastisch maar hard is, zijn rubbers voornamelijk elastische en flexibele (ductiele) materialen (bros). De flexibiliteit van een materiaal heeft meer te maken met taaiheid dan met elasticiteit, omdat taaiheid wordt gedefinieerd als weerstand tegen stootbelasting.

Daarom kan elastisch materiaal extreem bros of extreem taai (ductiel) zijn. We zouden kunnen stellen dat ductiliteit (flexibiliteit) gerelateerd is aan de hoeveelheid energie die een materiaal kan absorberen tijdens vervorming, terwijl elasticiteit de weerstand is van een materiaal tegen permanente vervorming (tegen plastische vervorming). Glas breekt met veel minder kracht en is veel elastischer en stijver dan rubber. Glas is duurzamer, terwijl rubber minder stijf is.

Wanneer materialen A en B worden vergeleken, vervormt materiaal A veel minder dan materiaal B, dat een kleinere elasticiteitsmodulus heeft. B is flexibeler dan A omdat het met veel minder kracht (stress) vervormt. Met andere woorden, materiaal B wordt gemakkelijker vervormd, en deze vervorming kan elastisch en omkeerbaar zijn of permanent en onomkeerbaar (plastisch).

Samengevat

Flexibiliteit is het vermogen van een materiaal om elastisch te buigen en vervolgens zijn oorspronkelijke vorm te herstellen na het aanbrengen van een belasting. Wanneer elastische spanning wordt toegepast, kunnen flexibele materialen omkeerbaar worden uitgerekt. Flexibiliteit en elasticiteit hangen nauw met elkaar samen, maar er kunnen nog steeds verschillen tussen beide worden waargenomen.

Dat is alles voor dit artikel waarin de antwoorden op de volgende vragen worden onderzocht:

• Wat is flexibiliteit?
• Wat zijn de voordelen van flexibele materialen?
• Wat zijn de toepassingen van flexibele materialen?
• Wat zijn de verschillende soorten flexibiliteit?
• Wat is het verschil tussen flexibiliteit en elasticiteit?

Ik hoop dat je veel van het lezen leert, zo ja, deel het dan met anderen. Bedankt voor het lezen, tot ziens!