Jei stumiate guminės strypo galus vienas į kitą, taikote asuspaudimasjėga ir gali sutrumpinti lazdelę tam tikra suma. Jei galus atitraukiate vienas nuo kito, vadinama jėgaįtampa,ir jūs galite ištempti strypą išilgai. Jei traukiate vieną galą į save, o kitą - nuo savęs, naudokite vadinamąjį akirpimasjėga, strypas išsitiesia įstrižai.
Tamprumo modulis (E) yra suspaudimo ar įtempimo medžiagos standumo matas, nors yra ir lygiavertis šlyties modulis. Tai yra medžiagos savybė ir nepriklauso nuo objekto formos ar dydžio.
Mažas gumos gabalo elastingumo modulis yra toks pat kaip didelio gumos gabalo.Tamprumo modulis, taip pat žinomas kaip Youngo modulis, pavadintas britų mokslininko Thomaso Youngo vardu, sieja objekto suspaudimo ar ištempimo jėgą su atsirandančiu ilgio pokyčiu.
Kas yra stresas ir įtampa?
Stresas (σ) yra gniuždymas arba įtempimas ploto vienetui ir apibrėžiamas kaip:
\ sigma = \ frac {F} {A}
Čia F yra jėga, o A yra skerspjūvio plotas, kuriame veikia jėga. Metrinėje sistemoje įtampa paprastai išreiškiama paskalų vienetais (Pa), niutonais kvadratiniam metrui (N / m
2) arba niutonai kvadratiniam milimetrui (N / mm2).Kai objektui taikomas stresas, vadinamas formos pokytisįtempti.Reaguodamas į suspaudimą ar įtampą,įprasta įtampa (ε) pateikiama proporcija:
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
Šiuo atveju ΔLyra ilgio irLyra pradinis ilgis. Įprasta įtampa arba paprasčiausiaiįtempti, yra be matmenų.
Elastinės ir plastinės deformacijos skirtumas
Kol deformacija nėra per didelė, tokia medžiaga kaip guma gali išsitempti, tada pašalinus jėgą ji vėl grįžta į savo pradinę formą ir dydį; guma patyrėelastingadeformacija, kuri yra grįžtamas formos pasikeitimas. Daugelis medžiagų gali išlaikyti tam tikrą elastinę deformaciją, nors ji gali būti maža tvirto metalo, pavyzdžiui, plieno.
Tačiau, jei stresas bus per didelis, bus atlikta medžiagaplastmasinisdeformuotis ir visam laikui pakeisti formą. Stresas gali net padidėti iki taško, kuriame medžiaga lūžta, pavyzdžiui, kai tempiate guminę juostelę, kol ji užsifiksuos dviese.
Elastingumo formulės modulio naudojimas
Elastingumo modulio lygtis naudojama tik esant elastinei deformacijai dėl suspaudimo ar įtempimo. Elastingumo modulis yra tiesiog įtempis, padalytas iš deformacijos:
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon}
su paskalų vienetais (Pa), niutonai kvadratiniam metrui (N / m2) arba niutonai kvadratiniam milimetrui (N / mm2). Daugelio medžiagų elastingumo modulis yra toks didelis, kad paprastai jis išreiškiamas megapaskalais (MPa) arba gigapaskaliais (GPa).
Norėdami patikrinti medžiagų stiprumą, prietaisas vis didesne jėga traukia mėginio galus ir išmatuoja gautą ilgio pokytį, kartais, kol mėginys sulūžta. Turi būti apibrėžtas ir žinomas mėginio skerspjūvio plotas, leidžiantis apskaičiuoti įtempį nuo pritaikytos jėgos. Pvz., Bandymo su švelniu plienu duomenis galima pavaizduoti kaip įtempio ir deformacijos kreivę, kuri gali būti naudojama plieno elastingumo moduliui nustatyti.
Elastinis modulis iš įtempimo ir įtempimo kreivės
Elastinė deformacija atsiranda esant mažoms įtampoms ir yra proporcinga įtempiui. Streso ir deformacijos kreivėje šis elgesys matomas kaip tiesios linijos, kai deformacijos yra mažesnės nei apie 1 proc. Taigi 1 procentas yra elastingumo riba arba grįžtamosios deformacijos riba.
Pavyzdžiui, norėdami nustatyti plieno elastingumo modulį, pirmiausia nustatykite elastingumo sritį deformacijos įtempio ir deformacijos kreivėje, kuri dabar matoma taikoma mažiau nei apie 1 proc. arbaε= 0.01. Atitinkamas stresas tuo metu yraσ= 250 N / mm2. Todėl, naudojant elastingumo modulio formulę, plieno elastingumo modulis yra
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon} = \ frac {250} {0,01} = 25 000 \ tekstas {N / mm} ^ 2