Vsebina
- Kaj sta stres in napor?
- Razlika med elastično in plastično deformacijo
- Uporaba modula formule elastičnosti
- Elastični modul iz krivulje napetosti in napetosti
Če konca gumijaste palice potisnete drug proti drugemu, uporabljate a stiskanje silo in lahko palico skrajša za nekaj količine. Če potegnete konce stran drug od drugega, se pokliče sila napetost, palico pa lahko raztegnete po dolžini. Če en konec vlečete proti sebi, drugi pa stran od sebe, in sicer tako, da se imenuje a striženje sila, palica se razteza diagonalno.
Modul elastičnosti (E) je merilo togosti materiala pod stiskanjem ali napetostjo, čeprav obstaja tudi enakovredni strižni modul. Je lastnost materiala in ni odvisna od oblike ali velikosti predmeta.
Majhen kos gume ima enak modul elastike kot velik kos gume. Modul elastičnosti, znan tudi kot Youngov modul, imenovan po britanskem znanstveniku Thomasu Youngu, na silo stiskanja ali raztegovanja predmeta poveže s posledično spremembo dolžine.
Kaj sta stres in napor?
Stres (σ) je stiskanje ali napetost na enoto površine in je opredeljena kot: σ = F / A. Tukaj je F sila, A pa območje prečnega prereza, kjer je uporabljena sila. V metričnem sistemu je stres običajno izražen v enotah paskalov (Pa), newtonov na kvadratni meter (N / m2) ali newtonov na kvadratni milimeter (N / mm)2).
Ko se na objekt nanese stres, se imenuje sprememba oblike obremenitev. Kot odgovor na stiskanje ali napetost, normalno obremenitev (ε) se izrazi v razmerju: ε = Δ_L_ / L. V tem primeru je Δ_L_ sprememba dolžine in L je prvotna dolžina. Normalno obremenitev ali preprosto obremenitev, je brezdimenzijska.
Razlika med elastično in plastično deformacijo
Dokler deformacija ni prevelika, se lahko material, kot je guma, raztegne in se nato, ko se sila odstrani, vrne v prvotno obliko in velikost; guma je doživela elastična deformacija, ki je reverzibilna sprememba oblike. Večina materialov lahko prenese nekaj elastične deformacije, čeprav je lahko v tako kovini kot jeklo.
Če je stres prevelik, pa se bo zgodil material plastični deformacija in trajno spremenijo obliko. Stres se lahko celo poveča do točke, ko se material zlomi, na primer, ko povlečete gumijast trak, dokler ne zaskoči v dvoje.
Uporaba modula formule elastičnosti
Modul enačbe elastičnosti se uporablja le v pogojih elastične deformacije zaradi stiskanja ali napetosti. Modul elastičnosti je preprosto napetost, deljena s napetostjo: E = σ / ε z enotami paskalov (Pa), newtonov na kvadratni meter (N / m)2) ali newtonov na kvadratni milimeter (N / mm)2). Modul elastičnosti je pri večini materialov tako velik, da se običajno izrazi kot megapaskal (MPa) ali gigapaskal (GPa).
Za preverjanje trdnosti materialov instrument potegne na konce vzorca z večjo in večjo silo in izmeri nastalo spremembo dolžine, včasih dokler se vzorec ne zlomi. Območje preseka vzorca mora biti določeno in znano, kar omogoča izračun napetosti od uporabljene sile. Podatki iz preskusa na blagem jeklu so lahko narisani kot krivulja napetosti in napetosti, ki se nato uporabi za določitev modula elastičnosti jekla.
Elastični modul iz krivulje napetosti in napetosti
Elastična deformacija se pojavi pri majhnih obremenitvah in je sorazmerna stresu. Na krivulji napetosti in obremenitve je to vedenje vidno kot linearno območje za seve manj kot približno 1 odstotek. Torej 1 odstotek je meja elastičnosti ali meja reverzibilne deformacije.
Če želite določiti modul elastičnosti jekla, na primer najprej ugotovite območje elastične deformacije v krivulji napetosti in napetosti, za katero zdaj vidite, da se nanaša na deformacije, manjše od približno enega odstotka, ali ε = 0,01. Ustrezni stres na tistem mestu je σ = 250 N / mm2. Zato je z uporabo modula formule elastičnosti modul elastičnosti jekla E = σ / ε = 250 N / mm2 / 0,01 ali 25 000 N / mm2.