Hvis du skubber enderne af en gummistang mod hinanden, anvender du enkompressionkraft og kan forkorte stangen med en vis mængde. Hvis du trækker enderne væk fra hinanden, kaldes kraftenspænding,og du kan strække stangen i længderetningen. Hvis du trækker den ene ende mod dig og den anden slutter væk fra dig ved hjælp af det, der kaldes aklippekraft strækker stangen diagonalt.
Elastisk modul (E) er et mål for stivheden af et materiale under kompression eller spænding, skønt der også er en ækvivalent forskydningsmodul. Det er en egenskab ved materialet og afhænger ikke af objektets form eller størrelse.
Et lille stykke gummi har samme elastiske modul som et stort stykke gummi.Elastisk modul, også kendt som Youngs modul, opkaldt efter den britiske videnskabsmand Thomas Young, relaterer kraften til at klemme eller strække et objekt til den resulterende længdeforandring.
Hvad er stress og belastning?
Stress (σ) er kompression eller spænding pr. arealenhed og defineres som:
\ sigma = \ frac {F} {A}
Her er F kraft, og A er det tværsnitsareal, hvor kraften påføres. I det metriske system udtrykkes stress almindeligvis i enheder af pascal (Pa), newton pr. Kvadratmeter (N / m2) eller newton pr. kvadratmillimeter (N / mm2).
Når stress påføres et objekt, kaldes ændringen i formstamme.Som reaktion på kompression eller spænding,normal belastning (ε) er angivet med andelen:
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
I dette tilfælde ΔLer ændringen i længde ogLer den originale længde. Normal belastning eller simpelthenstamme, er dimensionsløs.
Forskellen mellem elastisk og plastisk deformation
Så længe deformationen ikke er for stor, kan et materiale som gummi strække sig og derefter springe tilbage til sin oprindelige form og størrelse, når kraften fjernes; gummiet har oplevetelastiskdeformation, som er en reversibel formændring. De fleste materialer kan opretholde en vis grad af elastisk deformation, selvom det kan være lille i et hårdt metal som stål.
Hvis stresset er for stort, vil et materiale dog gennemgåplastdeformation og permanent skifte form. Stress kan endda øges til det punkt, hvor et materiale går i stykker, f.eks. Når du trækker et elastik, indtil det klikker i to.
Brug af Modulus of Elasticity Formula
Elasticitetsligningens modul bruges kun under forhold med elastisk deformation fra kompression eller spænding. Elasticitetsmodulet er simpelthen stress divideret med belastning:
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon}
med enheder af pascal (Pa), newton pr. kvadratmeter (N / m2) eller newton pr. kvadratmillimeter (N / mm2). For de fleste materialer er elastikmodulet så stort, at det normalt udtrykkes som megapascal (MPa) eller gigapascal (GPa).
For at teste materialernes styrke trækker et instrument i enderne af en prøve med større og større kraft og måler den resulterende længdeforandring, undertiden indtil prøven går i stykker. Prøveens tværsnitsareal skal defineres og kendes, så beregning af spænding fra den påførte kraft kan tillades. Data fra en test på blødt stål kan f.eks. Afbildes som en spændings-belastningskurve, som derefter kan bruges til at bestemme stålets elasticitetsmodul.
Elastisk modul fra en stress-stamme-kurve
Elastisk deformation forekommer ved lave belastninger og er proportional med stress. På en stress-belastningskurve er denne adfærd synlig som en lineær region for stammer mindre end ca. 1 procent. Så 1 procent er den elastiske grænse eller grænsen for reversibel deformation.
For at bestemme stålets elasticitetsmodul skal du f.eks. Først identificere regionen for elastik deformation i stress-belastningskurven, som du nu ser, gælder for stammer mindre end ca. 1 procent, ellerε= 0.01. Den tilsvarende stress på det tidspunkt erσ= 250 N / mm2. Derfor er ståls elasticitetsmodul ved hjælp af elasticitetsmodulet
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon} = \ frac {250} {0.01} = 25.000 \ tekst {N / mm} ^ 2