Ja jūs stumjat gumijas stieņa galus viens pret otru, jūs pieliekatsaspiešanaspēku un var saīsināt stieni par kādu summu. Ja jūs pavelciet galus prom viens no otra, tiek saukts spēksspriedze,un jūs varat stiept stieni gareniski. Ja jūs pavelciet vienu galu pret sevi un otru galu prom no sevis, izmantojot tā saukto abīdesspēks, stienis stiepjas pa diagonāli.
Elastīgais modulis (E) ir materiāla stingruma mērījums saspiešanas vai sasprindzinājuma gadījumā, lai gan pastāv arī ekvivalents bīdes modulis. Tas ir materiāla īpašums un nav atkarīgs no objekta formas vai lieluma.
Nelielam gumijas gabalam ir tāds pats elastības modulis kā lielam gumijas gabalam.Elastīgais modulis, kas pazīstams arī kā Young’s modulis, kas nosaukts pēc britu zinātnieka Tomasa Janga, objekta saspiešanas vai izstiepšanas spēku saista ar radušajām garuma izmaiņām.
Kas ir stress un spriedze?
Stress (σ) ir saspiešana vai spriegums uz laukuma vienību, un to definē kā:
\ sigma = \ frac {F} {A}
Šeit F ir spēks, un A ir šķērsgriezuma laukums, kurā tiek pielietots spēks. Metriskajā sistēmā stresu parasti izsaka paskala vienībās (Pa), ņūtonos uz kvadrātmetru (N / m
2) vai ņūtonus uz kvadrātmilimetru (N / mm2).Kad objektam tiek piemērots stress, tiek sauktas formas izmaiņascelms.Reaģējot uz saspiešanu vai spriedzi,normāls celms (ε) izsaka proporcija:
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
Šajā gadījumā ΔLir garuma unLir sākotnējais garums. Normāls celms vai vienkāršicelms, ir bezizmēra.
Atšķirība starp elastīgo un plastisko deformāciju
Kamēr deformācija nav pārāk liela, materiāls, piemēram, gumija, var izstiepties, pēc tam, kad spēks tiek noņemts, atsperieties tā sākotnējā formā un lielumā; gumija ir pieredzējusielastīgsdeformācija, kas ir atgriezeniska formas maiņa. Lielākā daļa materiālu var noturēt zināmu elastīgu deformāciju, lai gan izturīgā metālā, piemēram, tēraudā, tā var būt niecīga.
Ja stress ir pārāk liels, materiāls tomēr tiks pakļautsplastmasasdeformēties un pastāvīgi mainīt formu. Stress var pat palielināties līdz vietai, kur materiāls saplīst, piemēram, kad jūs velkat gumijas joslu, līdz tā nofiksējas divās daļās.
Elastības formulas moduļa izmantošana
Elastības moduļa vienādojumu izmanto tikai elastīgas deformācijas apstākļos no saspiešanas vai spriedzes. Elastības modulis ir vienkārši spriegums, kas dalīts ar deformāciju:
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon}
ar paskalu vienībām (Pa), ņūtoni uz kvadrātmetru (N / m2) vai ņūtonus uz kvadrātmilimetru (N / mm2). Lielākajai daļai materiālu elastības modulis ir tik liels, ka to parasti izsaka kā megapaskalus (MPa) vai gigapaskalus (GPa).
Lai pārbaudītu materiālu izturību, instruments ar lielāku un lielāku spēku velk parauga galus un mēra iegūtās garuma izmaiņas, dažreiz līdz brīdim, kad paraugs saplīst. Parauga šķērsgriezuma laukumam jābūt definētam un zināmam, ļaujot aprēķināt spriegumu no pielietotā spēka. Piemēram, testa rezultātus ar maigu tēraudu var uzzīmēt kā sprieguma-deformācijas līkni, kuru pēc tam var izmantot, lai noteiktu tērauda elastības moduli.
Elastīgais modulis no stresa-deformācijas līknes
Elastīga deformācija notiek pie zemām slodzēm un ir proporcionāla stresam. Stresa-deformācijas līknē šī uzvedība ir redzama kā taisnas līnijas celmiem, kas mazāki par aptuveni 1 procentu. Tātad 1 procents ir elastības robeža vai atgriezeniskas deformācijas robeža.
Piemēram, lai noteiktu tērauda elastības moduli, vispirms identificējiet elastības reģionu deformācija sprieguma-deformācijas līknē, kas tagad redzat, attiecas uz celmiem, kas ir mazāki par aptuveni 1 procentu, vaiε= 0.01. Attiecīgais stress tajā brīdī irσ= 250 N / mm2. Tāpēc, izmantojot elastības moduļa formulu, tērauda elastības modulis ir
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon} = \ frac {250} {0,01} = 25 000 \ teksts {N / mm} ^ 2