Sisu
- Mis on stress ja pinged?
- Erinevus elastse ja plastilise deformatsiooni vahel
- Elastsuse valemi mooduli kasutamine
- Elastne moodul pinge-deformatsiooni kõverast
Kui lükkate kummivarda otsad üksteise poole, rakendate a kokkusurumine jõudu ja võib varda mõne võrra lühendada. Kui tõmbate otsad üksteisest eemale, kutsutakse jõud pinge, ja saate varda pikuti sirutada. Kui pukseerite ühte otsa enda poole ja teist teist eemale, kasutades nn nihutada jõuga, varras venib diagonaalselt.
Elastsusmoodul (E) on kokkusurutud või pingestatud materjali jäikuse mõõt, ehkki olemas on ka samaväärne nihkemoodul. See on materjali omadus ja ei sõltu eseme kujust ega suurusest.
Väikesel kummitükil on sama elastsusmoodul kui suurel kummitükil. Elastne moodul, tuntud ka kui Youngi moodul, mis on nimetatud Briti teadlase Thomas Youngi järgi, seob objekti pigistamise või venitamise jõu sellest tuleneva pikkuse muutusega.
Mis on stress ja pinged?
Stress (σ) on kokkusurumine või pinge pindalaühiku kohta ja seda määratletakse järgmiselt: σ = F / A. Siin on F jõud ja A on ristlõikepindala, kus jõud rakendatakse. Mõõdikusüsteemis väljendatakse stressi tavaliselt paskali ühikutes (Pa), newtonites ruutmeetri kohta (N / m2) või njuutoneid ruutmillimeetri kohta (N / mm2).
Kui objektile rakendatakse stressi, nimetatakse kuju muutust tüvi. Vastusena kokkusurumisele või pingetele normaalne tüvi (ε) saadakse suhtega: ε = Δ_L_ / L. Sel juhul Δ_L_ on pikkuse ja L on algne pikkus. Tavaline tüvi või lihtsalt tüvi, on mõõtmeteta.
Erinevus elastse ja plastilise deformatsiooni vahel
Kuni deformatsioon pole liiga suur, võib selline materjal nagu kumm venida, siis jõu rakendamisel jõuab see tagasi oma algse kuju ja suuruse juurde; kumm on kogenud elastne deformatsioon, mis on kuju pöörduv muutus. Enamik materjale suudab teatud määral elastset deformatsiooni säilitada, ehkki see võib nii tugevas metallis nagu teras olla väike.
Kui stress on liiga suur, läbib see siiski materjali plastist deformeerumine ja kuju püsiv muutmine. Stress võib isegi suureneda kuni punktini, kus materjal puruneb, näiteks siis, kui tõmbate kummiriba, kuni see klõpsatusega kaheks saab.
Elastsuse valemi mooduli kasutamine
Elastsusmooduli võrrandit kasutatakse ainult kokkusurumisest või pingest tingitud elastse deformatsiooni tingimustes. Elastsusmoodul jagatakse pingega lihtsalt pingega: E = σ / ε paskalite ühikutega (Pa), njuutoneid ruutmeetri kohta (N / m2) või njuutoneid ruutmillimeetri kohta (N / mm2). Enamiku materjalide elastsusmoodul on nii suur, et seda väljendatakse tavaliselt megapaskalites (MPa) või gigapaskalites (GPa).
Materjalide tugevuse testimiseks tõmbab instrument proovi otsad suurema ja suurema jõuga ning mõõdab sellest tulenevat pikkuse muutust, mõnikord kuni näidis puruneb. Näidise ristlõikepindala peab olema määratletud ja teada, mis võimaldab arvutada pinget rakendatud jõu põhjal. Näiteks võib leebe terasega tehtud katse tulemusi joonestada pinge-deformatsiooni kõverana, mida saab seejärel kasutada terase elastsusmooduli määramiseks.
Elastne moodul pinge-deformatsiooni kõverast
Elastsed deformatsioonid tekivad madalatel koormustel ja on võrdelised stressiga. Pinge-tüve kõveral on selline käitumine nähtav sirge piirkonnana tüvede puhul, mis on väiksemad kui umbes 1 protsent. Seega on 1 protsent elastse piiri või pöörduva deformatsiooni piiri.
Näiteks terase elastsusmooduli määramiseks tuvastage esmalt pinge-deformatsiooni kõvera elastse deformatsiooni piirkond, mida näete nüüd tüvede suhtes, mis on vähem kui umbes 1 protsent, või ε = 0,01. Vastav stress sel hetkel on σ = 250 N / mm2. Seetõttu, kasutades elastsusmooduli valemit, on terase elastsusmoodul E = σ / ε = 250 N / mm2 / 0,01 või 25 000 N / mm2.