Kun ajattelet tukevia materiaaleja, jotka ylläpitävät siltaa tai rakennusta, et ehkä ajattele joustavuutta. Materiaalien kimmoisuuden määrittämisessä Youngin moduuli määrittää jännityksen ja rasituksen. Tämä joustavuuden mekaaninen piirre ennustaa, kuinka tukeva materiaali deformoituu tietyn voiman vaikutuksesta. Koska jännityksen ja muodonmuutoksen välillä on suora suhteellinen suhde, käyrä kuvaa vetojännityksen ja venymän suhdetta.
Youngin moduulilaskelmat liittyvät elastisuuteen
Youngin moduulin laskelmat riippuvat käytetystä voimasta, materiaalityypistä ja materiaalin pinta-alasta. Väliaineen jännitys liittyy käytetyn voiman suhteeseen poikkileikkauspinta-alaan. Kanta ottaa huomioon myös materiaalin pituuden muutoksen sen alkuperäiseen pituuteen nähden.
Ensin mitataan aineen alkupituus. Mikrometrin avulla tunnistat materiaalin poikkileikkauksen. Mittaa sitten samalla mikrometrillä aineen eri halkaisijat. Seuraavaksi määritä käytetty voima käyttämällä erilaisia uria.
Kun komponentit ulottuvat eri pituuksille, määritä pituus Vernier-asteikolla. Piirrä lopuksi erilaiset pituusmitat käytettyihin voimiin nähden. Youngin moduuliyhtälö on E = vetojännitys / vetojännitys = (FL) / (A * muutos L: ssä), missä F on kohdistettu voima, L on alkupituus, A on neliöala ja E on Youngin moduuli Pascaleissa (Pa). Käyrän avulla voit määrittää, onko materiaalilla joustavuutta.
Asiaankuuluvat sovellukset Youngin moduulille
Vetotestaus auttaa tunnistamaan materiaalien jäykkyydet Youngin moduulilaskelmilla. Harkitse kuminauhaa. Venyttämällä kuminauhaa, levität voimaa sen pidentämiseksi. Jossain vaiheessa kuminauha taipuu, epämuodostuu tai rikkoutuu.
Tällä tavoin vetomittaus arvioi eri materiaalien kimmoisuutta. Tämän tyyppinen tunnistaminen luokittelee pääasiassa joustavan tai plastisen käyttäytymisen. Materiaalit ovat siis joustavia, kun ne muuttuvat tarpeeksi palatakseen alkuperäiseen tilaansa. Materiaalin plastinen käyttäytyminen osoittaa kuitenkin palautumatonta muodonmuutosta.
Jos materiaaleilla on voimakas määrä voimaa, tapahtuu lopullinen lujuuden murtumispiste. Eri materiaaleilla on suurempi tai pienempi Youngin moduuliarvo. Kokeellisessa vetokokeessa materiaalit, kuten nailon, paljastavat korkeamman Youngin moduulin 48 MegaPascalissa (MPa), mikä osoittaa erinomaisen materiaalin vahvojen elementtien luomiseksi. Alumidi, lasitäytteinen nailon ja hiilimidi osoittavat myös korkean Youngin moduuliarvon, 70 MPa, mikä tekee niistä hyödyllisiä vielä tukevammille komponenteille. Nykyaikainen lääketieteellinen tekniikka käyttää näitä materiaaleja ja vetokokeita turvallisten implanttien kehittämiseen.