Основа всього

Атомна структура та зв’язки

Усі матеріали складаються з атомів, які, своєю чергою, утворені протонами, нейтронами та електронами. Розташування та тип зв’язку між цими атомами визначають фундаментальні властивості матеріалу.

Хімічні зв’язки – такі як іонний (наприклад, NaCl) та ковалентний (наприклад, H2O) – виникають у результаті електростатичної взаємодії заряджених частинок. Ці зв’язки визначають міцність, твердість та температуру плавлення.

ΔE = qV  (Change in energy equals charge multiplied by voltage - relates to bond formation)

Механічні властивості

Матеріали проявляють широкий спектр механічних властивостей, включаючи міцність на розрив (стійкість до руйнування під натягом), межу текучості (точка, де відбувається постійна деформація) та твердість (стійкість до локальної пластичної деформації).

Ці властивості часто пов'язані з мікроструктурою матеріалу – розташуванням кристалітів або фаз у ньому. Наприклад, кристалічні матеріали зазвичай мають вищу міцність, ніж аморфні.

σ = E*ε  (Stress equals Young's Modulus times Strain - fundamental relationship)

Теплові властивості

Теплові властивості описують реакцію матеріалу на зміни температури. Ключові приклади включають міцність на тепло (кількість енергії, необхідна для підвищення температури одиничної маси), теплопровідність (ефективність передачі тепла) та точку плавлення.

Метали зазвичай мають високу теплопровідність, тоді як полімери схильні до поганого провідності тепла. Ці відмінності обумовлені варіаціями в атомній структурі та хімічному зв’язку.

Q = mcΔT  (Heat transferred equals mass times specific heat capacity times change in temperature)

Композитні матеріали

Значний напрямок науки про матеріали – це проєктування та створення композиційних матеріалів – комбінацій двох або більше різних матеріалів для досягнення покращених властивостей.

Прикладами є вуглецеве волокно армований полімер (ВВВП), що використовується в авіакосмічній галузі, де поєднуються висока міцність і жорсткість. Загальні властивості залежать від об'ємних fraкцій та меж контактів між компонентами матеріалу.

Effective Properties ≈ Volume Fraction * Property1 + [(1 - Volume Fraction) * Property2]

Часті запитання

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте SPH Fluid і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.