Основні властивості та моделі матеріалів

Розрахункова формула завжди спирається на певну модель матеріалу. Перед застосуванням рівнянь потрібно розуміти, які властивості вважаються однаковими в різних точках і напрямках та як матеріал реагує на навантаження.

Однорідність і неоднорідність

Однорідна модель припускає однакові властивості в усіх точках розглядуваного об’єму. У неоднорідному матеріалі властивості змінюються від точки до точки. Реальна мікроструктура майже завжди неоднорідна, але на достатньо великому масштабі матеріал часто можна ефективно моделювати як однорідний.

Ізотропія та анізотропія

Ізотропний матеріал у прийнятій моделі має однакові механічні властивості в усіх напрямках. Анізотропний матеріал має властивості, що залежать від напрямку. Ортотропія — важливий окремий випадок анізотропії з трьома взаємно перпендикулярними напрямками матеріальної симетрії; така модель часто використовується для деревини та шаруватих композитів.

Лінійність і нелінійність

У лінійно-пружній моделі зв’язок між напруженнями та деформаціями є лінійним у межах її застосовності. Нелінійна поведінка може бути пов’язана з властивостями матеріалу, великими деформаціями або іншими фізичними ефектами.

Навіщо це знати

Константи та рівняння для ізотропного матеріалу не можна без перевірки застосовувати до анізотропного. Вибір моделі має відповідати матеріалу, масштабу задачі, напрямку навантаження та потрібній точності.