Ако избутате краищата на гумена пръчка един към друг, вие прилагате aкомпресиясила и може да съкрати пръта с някаква сума. Ако отдръпнете краищата един от друг, силата се извикванапрежение,и можете да опънете пръта по дължина. Ако дърпате единия край към себе си, а другия - далеч от вас, като използвате това, което се нарича aсрязванесила, пръчката се разтяга диагонално.
Еластичен модул (Е.) е мярка за твърдостта на материал при компресия или опън, въпреки че има и еквивалентен модул на срязване. Това е свойство на материала и не зависи от формата или размера на предмета.
Малко парче каучук има същия модул на еластичност като голямо парче каучук.Еластичен модул, известен също като модул на Йънг, кръстен на британския учен Томас Йънг, свързва силата на притискане или разтягане на обект с получената промяна в дължината.
Какво представляват стресът и напрежението?
Стрес (σ) е компресията или напрежението на единица площ и се определя като:
\ sigma = \ frac {F} {A}
Тук F е сила, а A е площта на напречното сечение, където се прилага силата. В метричната система стресът обикновено се изразява в единици паскали (Pa), нютони на квадратен метър (N / m
2) или нютони на квадратен милиметър (N / mm2).Когато се приложи стрес върху обект, се извиква промяната във форматащам.В отговор на компресия или опън,нормален щам (ε) се дава от пропорцията:
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
В този случай ΔLе промяната в дължината иLе оригиналната дължина. Нормално напрежение или простощам, е безразмерна.
Разликата между еластичната и пластичната деформация
Докато деформацията не е твърде голяма, материал като каучук може да се разтегне, след това да се върне към първоначалната си форма и размер, когато силата бъде премахната; гумата е изпиталаеластичнадеформация, която е обратима промяна на формата. Повечето материали могат да издържат на известна степен на еластична деформация, въпреки че тя може да бъде малка в здрав метал като стомана.
Ако напрежението е твърде голямо, обаче, материал ще претърпипластмасадеформация и трайна промяна на формата. Стресът може дори да се увеличи до точката, в която даден материал се счупи, например когато издърпате гумена лента, докато тя щракне на две.
Използване на модула на формулата за еластичност
Модулът на уравнението на еластичност се използва само при условия на еластична деформация от компресия или опън. Модулът на еластичност е просто напрежение, разделено на деформация:
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon}
с единици паскали (Pa), нютони на квадратен метър (N / m2) или нютони на квадратен милиметър (N / mm2). За повечето материали модулът на еластичност е толкова голям, че обикновено се изразява като мегапаскали (MPa) или гигапаскали (GPa).
За да се тества якостта на материалите, инструмент издърпва краищата на пробата с все по-голяма сила и измерва получената промяна в дължината, понякога докато пробата се счупи. Площта на напречното сечение на пробата трябва да бъде дефинирана и известна, което позволява изчисляването на напрежението от приложената сила. Данните от изпитване върху мека стомана, например, могат да бъдат нанесени 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-деформация
Еластичната деформация възниква при ниски деформации и е пропорционална на напрежението. На кривата на напрежение-деформация това поведение се вижда като права линия за щамове, по-малки от около 1%. Така че 1 процент е границата на еластичност или границата на обратимата деформация.
За да се определи модулът на еластичност на стоманата, например, първо се идентифицира областта на еластичност деформация в кривата напрежение-деформация, която сега виждате, се отнася за деформации, по-малки от около 1%, илиε= 0.01. Съответният стрес в този момент еσ= 250 N / mm2. Следователно, използвайки формулата на модула на еластичност, модулът на еластичност на стоманата е
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon} = \ frac {250} {0.01} = 25 000 \ текст {N / mm} ^ 2