elastisuudessa

Elastisuus on materiaalin kykyä vastata ulkoisiin voimiin niin, että muodonmuutos on palautuva ja materiaali palaa alkuperäiseen muotoonsa voiman poistamisen jälkeen. Tämä ominaisuus ilmenee sekä yksittäisissä materiaaleissa että rakenteissa, ja sitä tarkastellaan sekä lineaarisen että epälineaarisen elastisen vasteen kontekstissa. Elastisuudessa oletetaan, että muodonmuutokset pysyvät pieninä ja palautuvina tietyllä alueella; suuremmat kuormitukset voivat johtaa pysyviin, plastisiin muutoksiin tai ajan mittaan tapahtuvaan viskoelastisuuteen.

Lineaarinen elastisuus kuvaa tilannetta, jossa pienet jännitykset aiheuttavat suhteellisen samankokoisia muodonmuutoksia. Tällöin käytetään usein Hooken lakia, jonka mukaan jännitys ja muodonmuutos ovat suoraan verrannollisia. Isotrooppisella materiaalilla vaste voidaan ilmaista käyttämällä suuria kuten Youngin moduli E, leikkausmoduli G ja Poissonin suhde ν. Näiden arvojen avulla voidaan arvioida materiaalin vastusmuutoksiin ja muodonmuutosten hallintaa erilaisissa suunnittelu- ja valmistustilanteissa.

Elastisuutta mallinnetaan jatkuvuusteorian ja tensorianalyysin avulla. Yleisesti sovelletaan isotrooppia lineaarista elastisuutta sekä Hooken lakia, mutta todelliset materiaalit voivat olla anisotrooppisia tai epälineaarisia. Elastisuuteen liittyy lisäksi materiaalien mittaaminen ja testerit, kuten vetokoe, dynaaminen mekaaninen analyysi ja nanoindentointi, jotka antavat moduleja ja kytkeytyviä ominaisuuksia.

Elastisuuden rajat ovat tärkeitä suunnittelussa: ylitettyään elastisen alueen materiaalille seuraa plastinen muodonmuutos tai aikavaikutukset voivat tuoda viskoelastisia ominaisuuksia. Elastisuuden tutkimus ja sovellukset kattavat metallien, polymerien, keramiikan sekä biomekaanisten kudosten alueet, sekä rakenteiden vakauden ja suorituskyvyn varmistamisen.