Sadržaj
- Što su stres i napetost?
- Razlika između elastične i plastične deformacije
- Korištenje modula formule elastičnosti
- Modul elastičnosti sa krivulje naprezanja i naprezanja
Ako krajeve gumene šipke gurnete jedan prema drugom, primjenjujete a kompresija silom i može malo skratiti šipku. Ako krajeve povlačite jedan od drugog, poziva se sila napetost, a šipku možete ispružiti po dužini. Ako jedan kraj povučete prema sebi, a drugi kraj od vas, koristeći ono što se naziva a smicanje sile, štap se proteže dijagonalno.
Modul elastičnosti (E) je mjera krutosti materijala pod pritiskom ili zatezanjem, iako postoji i ekvivalentni modul smicanja. Svojstvo je materijala i ne ovisi o obliku ili veličini predmeta.
Mali komad gume ima isti modul elastičnosti kao i veliki komad gume. Modul elastičnosti, također poznat kao Youngov modul, nazvan po britanskom znanstveniku Thomasu Youngu, povezuje silu stiskanja ili istezanja predmeta na rezultirajuću promjenu duljine.
Što su stres i napetost?
Stres (σ) je kompresija ili napetost po jedinici površine i određuje se kao: σ = F / , Ovdje je F sila, a A je presjek područja gdje se sila primjenjuje. U metričkom sustavu stres se obično izražava u jedinicama paskala (Pa), newtonima po četvornom metru (N / m2) ili newton po kvadratnom milimetru (N / mm)2).
Kada se stres primijeni na predmet, naziva se promjena oblika naprezanje. Kao odgovor na kompresiju ili napetost, normalno naprezanje (ε) dano je u omjeru: ε = Δ_L_ / L, U ovom slučaju Δ_L_ je promjena u duljini i L je izvorna duljina. Normalno naprezanje, ili jednostavno naprezanje, je bezdimenzijski.
Razlika između elastične i plastične deformacije
Sve dok deformacija nije prevelika, materijal poput gume može se razvući, a potom se ukloniti u prvobitni oblik i veličinu kada se sila otkloni; guma je doživjela elastičan deformacija, što je reverzibilna promjena oblika. Većina materijala može podnijeti određenu količinu elastične deformacije, iako može biti sitna u čvrstom metalu poput čelika.
Ako je stres ipak prevelik, proći će materijal plastika deformacija i trajno mijenja oblik. Stres se može čak i povećati do točke kada se neki materijal raspada, primjerice kada povučete gumenu traku dok ne pukne u dvoje.
Korištenje modula formule elastičnosti
Modul jednadžbe elastičnosti koristi se samo u uvjetima elastične deformacije iz kompresije ili napetosti. Modul elastičnosti jednostavno je napon podijeljen sa naprezanjem: E = σ / ε s jedinicama paskala (Pa), newton po kvadratnom metru (N / m)2) ili newton po kvadratnom milimetru (N / mm)2). Modul elastičnosti je za većinu materijala toliko velik da se normalno izražava u megapaskalima (MPa) ili gigapaskalima (GPa).
Da bi se ispitala čvrstoća materijala, instrument povlači na krajeve uzorka s većom i većom silom i mjeri rezultirajuću promjenu u duljini, ponekad dok se uzorak ne raspadne. Površina poprečnog presjeka uzorka mora biti definirana i poznata, omogućavajući izračun naprezanja od primijenjene sile. Na primjer, podaci iz testa na blagi čelik mogu se prikazati kao krivulja naprezanja i napona, koja će se zatim koristiti za određivanje modula elastičnosti čelika.
Modul elastičnosti sa krivulje naprezanja i naprezanja
Elastična deformacija događa se pri malim naprezanjima i proporcionalna je stresu. Na krivulji napona i naprezanja ovo je ponašanje vidljivo kao ravna linija za naprezanja manja od oko 1 posto. Dakle, 1 posto je granica elastičnosti ili granica reverzibilne deformacije.
Na primjer, da biste odredili modul elastičnosti čelika, prvo identificirajte područje elastične deformacije u krivulji naprezanja, za koje sada vidite da se odnosi na naprezanje manje od oko 1 posto, ili ε = 0,01. Odgovarajući stres u tom trenutku je σ = 250 N / mm2, Stoga se pomoću modula formule elastičnosti dobiva modul elastičnosti čelika E = σ / ε = 250 N / mm2 / 0,01, ili 25 000 N / mm2.