Какие материалы называют изотропными

материал, обладающий одинаковыми свойствами по всем направлениям.

Поделиться

• Telegram
• Whatsapp
• Вконтакте
• Одноклассники
• Email

Научные статьи на тему «Изотропный материал»

Закон Гука

Закон Гука в современном сопромате Современная наука о сопротивлении материалов формулирует так: «В изотропном.
напряжением и деформацией, а не силой и перемещением, устанавливая линейные зависимости, присущие состоянию материала.
Из этого следует, что коэффициент пропорциональности представляет собой константу материала, а закон.
выражает свойства материала, а не изготовленной из него конструкции.
Автор24 — интернет-биржа студенческих работ В общем случае нагружения образца из изотропного материала

Автор Алексей Феликсович Эрский
Источник Справочник
Категория Сопротивление материалов
Статья от экспертов

Вариант модели изотропного разномодульного материала

Предложена модель изотропного разномодульного материала, в которой определяющие соотношения строятся по аналогии с разномодульной теорией упругости С.А. Амбарцумяна. Подход основан на выделении из обобщенной среды жесткости, которая определяет наличие связей между разными направлениями деформирования, что позволяет преодолеть неопределенность при выборе коэффициентов в уравнениях, связывающих напряжения и деформации в случае сложного напряженно-деформированного состояния. В качестве критериев приняты знаки продольных деформаций. Из предложенных соотношений вытекают некоторые ограничения на технические характеристики изотропных разномодульных материалов —модулей упругости и коэффициентов поперечной деформации для растяжения и сжатия. Приведены результаты обработки с помощью предложенной модели экспериментальных данных на графитах, полученных для некоторых видов напряженно-деформированного состояния при пропорциональном нагружении

Магнитный гистерезис

Автор(ы) Пахомов Б.М.

Источник Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия «Машиностроение»

Научный журнал

Зависимость сопротивления от материала

При этом материалы априори наделяются следующими свойствами: Однородностью, т.е. свойства материала.
Изотропностью, т.е. механические свойства материала одинаковы во всех направлениях.
Железобетон – изотропностью, а соответственно и однородностью.
В сопромате рассматривают три основных случая такой способности: Прочность – способность материала не

Автор Алексей Феликсович Эрский
Источник Справочник
Категория Сопротивление материалов
Статья от экспертов

Объемная и поверхностная устойчивость трансверсально изотропного материала при сжатии

Рассматривается объемная и поверхностная потеря устойчивости трансверсально изотропного упругого полупространства, равномерно сжатого в горизонтальных направлениях. В предыдущих работах установлено, что критические напряжения достигаются при достаточно большом уровне докритических деформаций порядка 0.1-0.3.

Анизотропия (Что это такое и чем интересно)

В то же время при выводе уравнений бифуркации докритические деформации не учитывались. Настоящая работа посвящена исследованию влияния докритических деформаций на критическую нагрузку и форму потери устойчивости. Как и ранее, система уравнений бифуркации распадается на уравнение, описывающее чисто сдвиговую форму потери устойчивости в плоскости изотропии, и систему двух уравнений, описывающую деформацию общего вида. Установлено, что игнорирование докритических деформаций заметно искажает величину критической деформации как при объемной, так и при поверхностной потере устойчивости. Только в случае случай весьма сильной анизотропии, в котором докриические деформацмм малы, различие.

Источник: spravochnick.ru

Характеристики магнитных материалов. Изотропные и анизотропные материалы

Магнитными называют материалы, применяемые в технике с учетом их магнитных свойств. Магнитные свойства вещества зависят от магнитных свойств микрочастиц, структуры атомов и молекул. Магнитные материалы могут быть металлы (в основном ферромагнетики), диэлектрики и полупроводники (главным образом ферри- и антиферромагнетики.

Основная характеристика магнитных материалов — намагниченность М, которая определяется как магнитный момент единицы объема вещества. Единица намагниченности в СИ — А/м. Зависимость М от напряженности поля H для ферро- и ферримагнетиков определяется кривой намагничивания с петлей гистерезиса (рис.). Если напряженность поля достаточна для намагничивания образца до насыщения, соответствующая петля гистерезиса называют предельной; множество др. возможных петель, получаемых при меньших значениях H и лежащих внутри предельной петли, называют частными (непредельными). Если до начала действия внеш. поля образец был полностью размагничен, кривая зависимости М от H называют основной кривой намагничивания.

Кривые намагничивания и размагничивания ферромагнетика: Н — напряженность внеш. магнитного поля; М -намагниченность образца; Нc — коэрцитивная сила; Мr — остаточная намагниченность; Мs — намагниченность насыщения; 1 — предельная петля гистерезиса; 2 — непредельная (частная) петля; 3 — начальная кривая намагничивания.

Изотропные материалы имеют одинаковые свойства во всех направлениях, анизотропные — разные. К числу изотропных композитов относятся псевдосплавы и хаотично армированные материалы. Упрочнение хаотично армированных композитов осуществляется короткими

(дискретными) частицами игольчатой формы, ориентированными в пространстве случайным образом. В качестве таких частиц используют отрезки волокон или нитевидные кристаллы ( усы), при этом композиты получаются квазиизотропными, т.е. анизотропными в микрообъемах, но изотропными в макрообъеме всего изделия.

Изотропный материал обладает полной ортогональной группой симметрии, содержащей всевозможные повороты и отражения в плоскостях. Изотропные материалы допускают изготовление сердечников путем штамповки Ш — образных и П — образных пластин или шайб. Изотропными материалами являются металлы, камни, бетон, некоторые пластмассы.

Многие изотропные материалы, будучи помещены в электрическое поле, ведут себя подобно одноосным кристаллам, оптическая ось которых совпадает с направлением поля.

Анизотропные материалы, материалы, отличающиеся неодинаковыми (механическими, оптическими, магнитными и др.) свойствами по различным направлениям. К Анизотропные материалы относятся: кристаллы и монокристаллы, заготовки сплавов и сталей (прокат, штамповки и др.), волокнистые и плёночные материалы, армированные пластики, пьезокварц, графит и др.

Большое значение приобретает новый класс Анизотропные материалы — композиционные материалы, в которых сочетаются свойства различных материалов: наполнителя (сверхпрочные волокна металлов и их окислов, нитевидные кристаллы и др.) и связующего (полимеры и металлы). Применение Анизотропные материалы с определённым образом ориентированной неоднородностью свойств позволяет сократить расход материалов и улучшить качество изделий; например, в машиностроении возможно изготовлять детали и конструкции с повышенной прочностью. Трансформаторы с сердечниками из неоднородной по свойствам текстурованной стали, в которой магнитный поток совпадает с направлением наиболее лёгкого намагничивания, весят на 20—40% меньше, чем трансформаторы с сердечниками из обычной горячекатаной стали. Отливка лопаток газотурбинных двигателей с направленной структурой повышает их длительную прочность при высоких температурах на 50%, ударную вязкость в 2—3 раза, увеличивает срок службы в 3—5 раз в сравнении с лопатками, отлитыми обычными методами.

Источник: studfile.net

Почему карандаши пишут? Изотропия — это что такое? Определение и материалы

Изотропия — это что такое, в чем ее важность? Какие материалы являются изотропными, а какие — анизотропными. В этой статье мы ответим на эти вопросы и приведем для вас несколько примеров каждого из таких материалов.

Почему карандаши пишут?

Вы когда-нибудь задумывались, почему карандаши так хорошо пишут? Если вы попытаетесь написать на листе бумаги с помощью компьютерного стилуса, то он не будет писать. Так в чем же дело с карандашом? Причина в том, что карандаш сделан из многослойного материала под названием графит. Каждый слой графита имеет атомы углерода, которые сильно связаны друг с другом.

Эти крепкие связи очень трудно разорвать. С другой стороны, связи между самими графитовыми слоями очень слабые, поэтому слоям очень легко скользить мимо друг друга.

Карандаш пишет так хорошо, потому что слои графита могут легко скользить мимо друг друга и оставить след графита на бумаге. Атомы углерода прочно связаны друг с другом в слое графита, который силен в одних направлениях и слаб в других. Иные материалы, такие как стекло, имеют одинаковые свойства во всех направлениях. Поэтому мы можем классифицировать эти материалы по их изотропии.

Понятие

Термин «изотропия» происходит от греческих слов isos («равный») и tropos («путь») и означает равномерное во всех направлениях. Изотропные материалы, например стекло, показывают такие же материальные свойства во всех направлениях, тогда как анизотропные материалы (графит) показывают различные материальные свойства в зависимости от направления.

Одним из материальных свойств графита является прочность, но есть и другие свойства, которые можно рассмотреть. Например, теплопроводность, электрическое сопротивление и поглощающая способность (мера того, сколько света поглощает материал).

Изотропные материалы

Два распространенных типа изотропных материалов — это металл и стекло. В металлах электроны разделены многими атомами во всех направлениях, поэтому металлические связи являются неориентированными. В результате свойства металлов часто очень похожи во всех направлениях, это означает, что металлы, как правило, являются изотропными.

Стекловидные материалы также изотропны. Атомы, из которых состоит стекло, плохо организованы в любом направлении, поэтому свойства материала, как правило, одинаковы во всех направлениях. Важно помнить, что даже если материал имеет анизотропные области, то в целом может быть изотропным, если анизотропные области случайным образом ориентированы так, что могут отменить друг друга.

Изотропия

Изотропия — это однородность во всех ориентациях. Точные определения зависят от предметной области.

• Математика. В математике изотропия имеет несколько различных значений: изотропные многообразия, изотропная квадратичная форма, в сложной геометрии линия через начало координат в направлении изотропного вектора является изотропной линией и так далее.
• Физика. В квантовой механике или физике частиц изотропия — это одно из свойств элементарных частиц. Когда бесспиновая частица распадается, результирующее распределение распада должно быть изотропным в остальном кадре распадающейся частицы независимо от детальной физики распада. Это следует из вращательной инвариантности Гамильтониана, которая, в свою очередь, гарантируется для сферически симметричного потенциала. Кинетическая теория газов также является примером изотропии. Предполагается, что молекулы движутся в случайных направлениях и, как следствие, существует равная вероятность движения молекулы в любом направлении. Таким образом, когда в газе много молекул, с высокой вероятностью будут очень похожие числа, движущиеся в одном направлении, как и любые другие, следовательно, демонстрирующие приближенную изотропию.

• Гидродинамика. Поток жидкости изотропен, если нет направленного предпочтения (например, полностью развитой 3D-турбулентности).
• Тепловое расширение. Твердое тело называется изотропным, если расширение твердого тела равно во всех направлениях, когда тепловая энергия предоставляется твердому телу.
• Электромагнетизм. Изотропная среда является такой же, что диэлектрическая проницаемость, простейшим примером является свободное пространство.
• Оптика. Оптическая изотропия — это наличие одинаковых оптических свойств во всех направлениях. Индивидуальные отражение или пропускаемость доменов усредняются, если высчитаны макроскопические отражение или пропускаемость. Это можно проверить, просто исследовав, например, поликристаллический материал под поляризационным микроскопом с пересечением поляризаторов: если кристаллиты больше предела разрешения, они будут видны.

• Материаловедение. При изучении механических свойств материалов «изотропность» — это наличие одинаковых значений свойства во всех направлениях. Это определение также используется в геологии и минералогии. Стекло и металлы являются примерами изотропных материалов. Общие анизотропные материалы включают древесину и слоистые породы, такие как сланец. Изотропные материалы полезны, так как их легче формировать и их поведение легче предсказать. Анизотропные материалы могут быть адаптированы. Например, волокна в материалах волокна углерода и арматуры в армированном бетоне ориентированы на то, чтобы выдержать напряжение.
• Космология. Теория большого взрыва эволюции Вселенной предполагает, что пространство изотропно. Также предполагается, что пространство однородно. Эти два предположения вместе известны как Космологический принцип. Здесь однородность означает, что Вселенная везде одинакова, а изотропность означает, что нет предпочтительного направления.
• Клеточная биология. Что такое изотропия в клеточной биологии? Если свойства клеточной стенки более или менее одинаковы везде, она называется изотропной. Внутренняя часть клетки анизотропна за счет внутриклеточных органелл.

• Физиология. В клетках скелетной мышцы термин «изотропные» относится к световым полосам, которые вносят вклад в полосатый рисунок клеток.
• Фармакология. Хотя хорошо известно, что кожа представляет собой идеальную площадку для управления местными и системными препаратами, это серьезный барьер для проникновения большинства веществ.
• Экономика и география. Изотропная область — это область, которая везде имеет одинаковые свойства, например строительство, необходимое во многих типах моделей.

Источник: fb.ru