Ha a gumirúd végeit egymás felé tolja, akkor atömörítéserő és rövidítheti a rudat valamivel. Ha a végeket elhúzza egymástól, akkor az erő hívódik megfeszültség,és hosszában kinyújthatja a rudat. Ha az egyik végét maga felé húzza, a másikat pedig el magától, használja az úgynevezett a-tnyíráserő, a rúd átlósan nyújtózkodik.
Rugalmassági modulus (E) az anyag merevségének mértéke összenyomott vagy feszített állapotban, bár ekvivalens nyírómodul is létezik. Ez az anyag tulajdonsága, és nem függ az objektum alakjától vagy méretétől.
Egy kis gumidarabnak ugyanolyan rugalmassági modulusa van, mint egy nagy gumidarabnak.Rugalmassági modulus, a Young modulus néven is ismert, Thomas Young brit tudósról kapta a nevét, és egy tárgy összeszorításának vagy nyújtásának erejét az ebből adódó hosszváltozáshoz kapcsolja.
Mi a stressz és a megterhelés?
Feszültség (σ) a területegységre eső összenyomódás vagy feszültség, és a következőképpen határozható meg:
\ sigma = \ frac {F} {A}
Itt F az erő, A pedig az a keresztmetszeti terület, ahol az erőt kifejtjük. A metrikus rendszerben a stresszt általában pascál egységekben (Pa), newtonokban / négyzetméterben fejezik ki (N / m
2) vagy newton négyzetmilliméterenként (N / mm2).Ha egy tárgyra feszültséget alkalmazunk, akkor az alakváltozást nevezzüktörzs.Összenyomás vagy feszültség hatásáranormál törzs (ε) az arány adja meg:
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
Ebben az esetben ΔLa hosszváltozás ésLaz eredeti hossz. Normál igénybevétel, vagy egyszerűentörzs, dimenzió nélküli.
A különbség az elasztikus és a plasztikus deformáció között
Amíg a deformáció nem túl nagy, egy anyag, mint a gumi, megnyúlhat, majd az erő eltávolításakor visszarughat eredeti alakjába és méretébe; a gumi tapasztaltarugalmasdeformáció, amely visszafordítható alakváltozás. A legtöbb anyag képes eltartani bizonyos mértékű rugalmas alakváltozást, habár egy kemény fémben, például acélban apró lehet.
Ha azonban a stressz túl nagy, akkor anyagot vetünk aláműanyagdeformáció és tartósan megváltoztatja az alakját. A stressz akár odáig is nőhet, hogy egy anyag eltörik, például amikor gumiszalagot húz, amíg az ketté nem pattan.
A rugalmassági képlet segítségével
A rugalmassági modulus egyenletet csak az összenyomódás vagy a feszültség által okozott rugalmas alakváltozás esetén alkalmazzuk. A rugalmassági modulus egyszerűen a feszültség és a törzs osztva:
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon}
pascál egységekkel (Pa), newton négyzetméterenként (N / m2) vagy newton négyzetmilliméterenként (N / mm2). A legtöbb anyagnál a rugalmassági modulus olyan nagy, hogy általában megapascalban (MPa) vagy gigapascalban (GPa) fejezik ki.
Az anyagok szilárdságának teszteléséhez egy műszer egyre nagyobb erővel húzza meg a minta végét, és méri az ebből adódó hosszváltozást, néha addig, amíg a minta meg nem szakad. A minta keresztmetszeti területét meg kell határozni és ismerni kell, lehetővé téve az alkalmazott erőből származó feszültség kiszámítását. Például az enyhe acél vizsgálatának adatait feszültség-alakváltozás görbeként ábrázolhatjuk, amelyet felhasználhatunk az acél rugalmassági modulusának meghatározására.
Rugalmas modul a stressz-feszültség görbéből
A rugalmas alakváltozás alacsony törzseknél jelentkezik, és arányos a stresszel. A stressz-alakváltozás görbén ez a viselkedés egyenes vonalú régióként látható körülbelül 1 százaléknál kisebb törzseknél. Tehát 1 százalék a rugalmassági vagy a visszafordítható alakváltozás határa.
Az acél rugalmassági modulusának meghatározásához például először azonosítsa a rugalmasság régióját deformáció a feszültség-alakváltozás görbében, amely most láthatóan körülbelül 1 százaléknál kisebb törzsekre vonatkozik, vagyε= 0.01. A megfelelő stressz ezen a ponton azσ= 250 N / mm2. Ezért a rugalmassági modulus képlet alkalmazásával az acél rugalmassági modulusa az
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon} = \ frac {250} {0,01} = 25 000 \ szöveg {N / mm} ^ 2