Съдържание
- Какво представляват стресът и напрежението?
- Разликата между еластичната и пластичната деформация
- Използване на модула на формула за еластичност
- Еластичен модул от крива на напрежение и напрежение
Ако натиснете краищата на гумена пръчка един към друг, прилагате a компресия сила и може да съкрати въдицата с някакво количество. Ако издърпате краищата един от друг, силата се извиква напрежение, и можете да опънете пръчката по дължина. Ако придърпате единия край към вас, а другия край от вас, използвайки това, което се нарича a срязване сила, пръчката се разтяга диагонално.
Еластичен модул (E) е мярка за твърдостта на материал при компресия или напрежение, въпреки че има и еквивалентен модул на срязване. Това е свойство на материала и не зависи от формата или размера на обекта.
Малко парче гума има същия модул на еластичност като голямо парче каучук. Еластичен модул, известен още като модул на Йънг, кръстен на британския учен Томас Йънг, свързва силата на притискане или разтягане на обекта с получената промяна в дължината.
Какво представляват стресът и напрежението?
стрес (σ) е компресията или напрежението на единица площ и се определя като: σ = F / А, Тук F е сила, а A е площта на напречното сечение, където се прилага силата. В метричната система напрежението обикновено се изразява в единици паскали (Pa), нютони на квадратен метър (N / m2) или нютони на квадратен милиметър (N / mm)2).
Когато се прилага стрес върху даден обект, се нарича промяна на формата щам. В отговор на компресия или напрежение, нормално напрежение (ε) се дава от пропорцията: ε = Δ_L_ / L, В този случай Δ_L_ е промяната в дължината и L е оригиналната дължина. Нормално напрежение или просто деформация, е безразмерна.
Разликата между еластичната и пластичната деформация
Докато деформацията не е прекалено голяма, материал като каучук може да се разтегне, след което да се върне към първоначалната си форма и размер при отстраняване на силата; каучукът е преживял еластичен деформация, която е обратима промяна на формата. Повечето материали могат да издържат на някакво количество еластична деформация, въпреки че може да е мъничко в твърд метал като стоманата.
Ако обаче стресът е твърде голям, материал ще претърпи пластмаса деформация и трайно променят формата си. Стресът може дори да се увеличи до точката, в която даден материал се счупи, например, когато дърпате гумена лента, докато тя се пречупи на две.
Използване на модула на формула за еластичност
Модулът на уравнението на еластичност се използва само при условия на еластична деформация от компресия или напрежение. Модулът на еластичността е просто напрежение, разделено на напрежение: E = σ / ε с единици паскали (Pa), нютони на квадратен метър (N / m)2) или нютони на квадратен милиметър (N / mm)2). За повечето материали модулът на еластичността е толкова голям, че обикновено се изразява като мегапаскали (MPa) или гигапаскали (GPa).
За да тества здравината на материалите, инструмент дърпа върху краищата на пробата с по-голяма и по-голяма сила и измерва получената промяна в дължината, понякога, докато пробата се счупи. Площта на напречното сечение на пробата трябва да бъде определена и известна, което позволява изчисляването на напрежението от приложената сила. Данните от тест на мека стомана например могат да бъдат представени като крива на напрежение и деформация, която след това може да се използва за определяне на модула на еластичност на стоманата.
Еластичен модул от крива на напрежение и напрежение
Еластичната деформация възниква при ниски напрежения и е пропорционална на напрежението. На кривата на напрежение и напрежение това поведение е видимо като права линия за щамове по-малко от около 1%. Значи 1 процент е границата на еластичността или границата на обратимата деформация.
За да определите модула на еластичност на стоманата, например, първо идентифицирайте областта на еластичната деформация в кривата на напрежение и деформация, която сега виждате, че се прилага за щамове по-малко от около 1%, или ε = 0.01. Съответният стрес в този момент е σ = 250 N / mm2, Следователно, използвайки формулата на модула на еластичност, модулът на еластичността на стоманата е E = σ / ε = 250 N / mm2 / 0,01, или 25 000 N / mm2.