Η μηχανική των επαφών στα ελαστομερή υλικά
Authors: Ζαφειροπούλου Βασιλική 
Published: January 2014

Στην παρουσα εργασια μελετηθηκε αρχικα το προβλημα των επαφων σε ελαστομερη υλικα και στη συνεχεια εγινε μια προσπαθεια εφαρμογης της θεωριας σε μια κατηγορια υλικων που αποκαλουνται εμβιουλικα. Τα εμβιουλικα, οπως ειναι για παραδειγμα οι ανθρωπινες αρτηριες, ανηκουν στην κατηγορια των ελαστομερων υλικων.Τα ελαστομερη υλικα ανηκουν στην κατηγορια των πολυμερων παρουσιαζοντας υψηλη ελαστικοτητα εξαιτιας της εσωτερικης τους δομης. Για να υπολογισουμε τις μηχανικες τους ιδιοτητες βασικη προϋποθεση ειναι να μετρησουμε τη σκληροτητα τους με μια πειραματικη διαδικασια που ονομαζεται σκληρομετρηση. Η σκληρομετρηση πραγματοποιειται στην εξωτερικη επιφανεια του δειγματος. Άλλοτε το αιχμηρο αντικειμενο εισχωρει μεσα στο υλικο και αλλοτε «τραβαει» την επιφανεια του δοκιμιου προς τα εξω. Αναλογα λοιπον, με τη σκληροτητα που παρουσιαζει το δειγμα επιλεγεται και η καταλληλη πειραματικη διαδικασια. Στο πρωτο και στο δευτερο κεφαλαιο, μελετηθηκε το προβλημα της σκληρομετρησης σε επιφανειες ελαστομερων «σωματων» με σφαιρικο και κωνικο διεισδυτη, αντιστοιχα. Αφου μετρηθηκε η σκληροτητα του υλικου μεσω της πειραματικης διαδικασιας, προτειναμε μια μεθοδολογια για τον υπολογισμο του μετρου ελαστικοτητας σε ελαστομερη δειγματα. Το μετρο ελαστικοτητας ειναι μοναδικο για καθε υλικο και εξαιτιας αυτου αποτελει σημαντικη μηχανικη ιδιοτητα. Προκειται για μια ιδιοτητα που περιγραφει την κατασταση του υλικου και μπορει να μας δωσει σημαντικες πληροφοριες γι αυτο. Ειδικοτερα, γνωριζοντας το μετρο ελαστικοτητας σε ενα υγιες υλικο μπορουμε να συμπερανουμε εαν το «σωμα» νοσει η οχι.Στο τριτο κεφαλαιο, περιγραφεται η σκληρομετρηση ενος προεντεταμενου ελαστομερους δειγματος. Για να περιγραψουμε ενα υλικο χρειαζομαστε ενα προσομοιωμα που χαρακτηριζεται απο εναν καταστατικο νομο. Καθε καταστατικος νομος αποτελειται απο σταθερες παραμετρους που μεταβαλλονται αναλογα με το υλικο. Ειναι λοιπον, απαραιτητο να υπολογισουμε αυτες τις σταθερες, ωστε να προσομοιασουμε το εν λογο υλικο. Η σκληρομετρηση ομως δεν επαρκει για να συμβει αυτο, αφου μεσω της διεισδυσης σε απαραμορφωτο δειγμα μπορουμε να υπολογισουμε μονο μια σταθερα του υλικου. Έτσι, κριναμε απαραιτητο να προχωρησουμε στην προενταση του «σωματος», ωστε να υπολογισουμε τις υπολοιπες σταθερες παραμετρους και να προκυψει τελικα ο καταστατικος νομος που περιγραφει το υλικο.Εφοσον η προενταση που επιβαλλαμε ειναι ενα ειδος ελκυσμου, αποφασισαμε να δουμε τι θα συμβει σε περιπτωση που περισφιξουμε το «σωμα», οπως περιγραφεται αναλυτικα στο τεταρτο κεφαλαιο. Κατα την περισφιξη σε ενα ελαστομερες υλικο, το δειγμα δειχνει να αποδιοργανωνεται εαν υπερβουμε καποιο οριο κατα στη συνθλιψη. Το γεγονος αυτο παρουσιαζει ιδιαιτερο ενδιαφερον για περαιτερω μελλοντικη ερευνα.Ολοκληρωνοντας την εργασια, στο πεμπτο κεφαλαιο, εφαρμοσαμε τη θεωρια των ελαστομερων υλικων σε ενα «σωμα», οπως ειναι η αρτηρια, που ανηκει στην κατηγορια των εμβιουλικων. Σε αυτη την περιπτωση, χρησιμοποιησαμε καταστατικους νομους που περιγραφουν ανισοτροπα υλικα και προτειναμε μια μεθοδολογια για τον υπολογισμο της παραμενουσας τασης σε μια αρτηρια σε συνθηκες ελευθερης φορτισης (load-free state) και φορτισης (loaded state).