Faça uma pesquisa e obtenha as definições (e exemplos) de:
material hiperelástico.
material hiperelástico.
Passo 1
O enunciado pede para definirmos o que é um material hiperelástico e darmos exemplos. O conteúdo principal vem da mecânica dos sólidos deformáveis, em particular de materiais que suportam grandes deformações elásticas, e vamos precisar entender o conceito de função energia de deformação (strain-energy density).
Passo 2
Um material hiperelástico é aquele cuja resposta elástica pode ser derivada de uma função escalar
, chamada de função energia de deformação por unidade de volume. Em outras palavras, existe uma única função
onde
é o gradiente de deformação, tal que a tensão de segunda Piola–Kirchhoff
satisfaz
com
o tensor de Green–Lagrange. Isso garante que o caminho de carregamento não influencia o trabalho elástico armazenado, e o material retorna à configuração original se o carregamento for removido.
Passo 3
Alguns modelos constitutivos hiperelásticos frequentemente usados são:
- Neo-Hookeano:
com e . - Mooney–Rivlin:
com segundo invariante de . - Ogden:
em que são alongamentos principais.
Passo 4
Exemplos de materiais reais que apresentam comportamento hiperelástico são:
- Borrachas e elastômeros (borracha natural, silicone, poliuretano).
- Tecidos biológicos macios (pele, artérias, tendões) em deformações grandes e rápidas.
- Espumas de polímero em regimes onde a resposta é essencialmente elástica.
Resposta
Um material hiperelástico é aquele que armazena energia elástica segundo uma função
, de modo que a tensão decorre como derivada dessa energia. Modelos típicos incluem Neo-Hookeano, Mooney–Rivlin e Ogden, e exemplos de materiais são borrachas, silicones e tecidos biológicos sujeitos a grandes deformações.