Како израчунати еластични модул

Садржај

• Шта су стрес и стрес?
• Разлика између еластичне и пластичне деформације
• Коришћење модула формуле еластичности
• Модул еластичности са кривуље напрезања и напрезања

Ако крајеве гумене шипке гурнете један према другом, наносите а компресије силе и могу да скрате штап за неку количину. Ако крајеве повучете један од другог, позива се сила напетост, и можете да развучете штап по дужини. Ако један крај повучете према себи, а други крај од вас, користећи оно што се назива а СМИЦАЊЕ силе, штап се протеже дијагонално.

Еластични модули (Е) је мјера крутости материјала под притиском или затезањем, мада постоји и еквивалентан модул смицања. То је својство материјала и не зависи од облика или величине предмета.

Мали комад гуме има исти модул еластичности као и велики комад гуме. Еластични модули, такође познат као Иоунг-ов модул, назван по британском научнику Тхомасу Иоунгу, повезује силу стискања или истезања предмета са резултирајућом променом дужине.

Шта су стрес и стрес?

Стрес (σ) је компресија или напетост по јединици површине и дефинише се као: σ = Ф / А. Овде је Ф сила, а А је попречни пресек где се сила примењује. У метричком систему стрес се обично изражава у јединицама паскала (Па), невтонима по квадратном метру (Н / м²) или невтон-а по квадратном милиметру (Н / мм)²).

Када се стрес примени на неки предмет, назива се промена облика напрезање Као одговор на компресију или напетост, нормално напрезање (ε) се даје пропорцијом: ε = Δ_Л_ / Л. У овом случају Δ_Л_ је промена у дужини и Л је оригинална дужина. Нормално напрезање, или једноставно напрезање, је без димензија.

Разлика између еластичне и пластичне деформације

Све док деформација није превелика, материјал попут гуме може се развући, а затим се повуче до свог првобитног облика и величине када се сила отклони; гума је доживела еластичан деформација, што је реверзибилна промена облика. Већина материјала може издржати одређену количину еластичне деформације, мада може бити ситна у чврстом металу попут челика.

Ако је стрес ипак превелик, проћи ће материјал пластика деформација и трајно мењати облик. Стрес се може чак и повећати до тачке када се неки материјал ломи, на пример када повучете гумену траку док не пукне на два дела.

Коришћење модула формуле еластичности

Модул једнаџбе еластичности користи се само у условима еластичне деформације компресије или напетости. Модул еластичности је једноставно напон подељен са напрезањем: Е = σ / ε са јединицама паскала (Па), невтон по квадратном метру (Н / м)²) или невтон-а по квадратном милиметру (Н / мм)²). Модул еластичности је за већину материјала толико велик да се обично изражава у мегапаскалима (МПа) или гигапаскалима (ГПа).

Да би се тестирала чврстоћа материјала, инструмент се повлачи на крајеве узорка са већом и већом силом и мери резултујућу промену у дужини, понекад док се узорак не распадне. Површина попречног пресека узорка мора бити дефинисана и позната, омогућавајући израчунавање напрезања од примењене силе. На пример, подаци из теста на благ челик могу се приказати као кривуља напрезања и напона, која се затим може користити за одређивање модула еластичности челика.

Модул еластичности са кривуље напрезања и напрезања

Еластична деформација јавља се при малим напрезањима и пропорционална је стресу. На кривуљи напрезања напона, ово понашање је видљиво као праволинијска регија за сојеве мање од око 1 процента. Дакле, 1 проценат је граница еластичности или граница реверзибилне деформације.

Да бисте одредили модул еластичности челика, на пример, прво идентификујте област еластичне деформације у кривуљи напрезања, за коју сада видите да се односи на напрезање мање од око 1 процента, или ε = 0.01. Одговарајући стрес у том тренутку је σ = 250 Н / мм². Због тога, користећи модул формуле еластичности, добива се модул еластичности челика Е = σ / ε = 250 Н / мм² / 0.01, или 25.000 Н / мм².