Hvis du skyver endene på en gummistang mot hverandre, bruker du enkomprimeringkraft og kan forkorte stangen noe. Hvis du trekker endene bort fra hverandre, kalles kraftenSpenninger,og du kan strekke stangen på langs. Hvis du trekker den ene enden mot deg og den andre enden vekk fra deg, bruker du det som kalles aklippekraft strekker stangen diagonalt.
Elastisk modul (E) er et mål på stivheten til et materiale under kompresjon eller spenning, selv om det også er en tilsvarende skjærmodul. Det er en egenskap til materialet og avhenger ikke av formen eller størrelsen på objektet.
Et lite stykke gummi har samme elastiske modul som et stort stykke gummi.Elastisk modul, også kjent som Young’s modulus, oppkalt etter den britiske forskeren Thomas Young, relaterer kraften til å klemme eller strekke et objekt til den resulterende endringen i lengde.
Hva er stress og belastning?
Understreke (σ) er kompresjon eller strekk per arealenhet og er definert som:
\ sigma = \ frac {F} {A}
Her er F kraft, og A er tverrsnittsområdet der kraften påføres. I det metriske systemet uttrykkes stress ofte i enheter av pascal (Pa), newton per kvadratmeter (N / m
2) eller newton per kvadratmillimeter (N / mm2).Når stress påføres et objekt kalles formendringenpress.Som svar på kompresjon eller spenning,normal belastning (ε) er gitt av andelen:
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
I dette tilfellet ΔLer endringen i lengde ogLer den opprinnelige lengden. Normal belastning, eller rett og slettpress, er dimensjonsløs.
Forskjellen mellom elastisk og plastisk deformasjon
Så lenge deformasjonen ikke er for stor, kan et materiale som gummi strekke seg, og deretter springe tilbake til sin opprinnelige form og størrelse når kraften fjernes; gummien har opplevdelastiskdeformasjon, som er en reversibel formendring. De fleste materialer kan opprettholde en viss mengde elastisk deformasjon, selv om det kan være lite i et tøft metall som stål.
Hvis stresset er for stort, vil imidlertid et materiale gjennomgåplastdeformasjon og endre form permanent. Stress kan til og med øke til et punkt der et materiale går i stykker, for eksempel når du trekker et strikk til det klikker i to.
Bruke Modulus of Elasticity Formula
Elasticitetsmodulen brukes bare under forhold med elastisk deformasjon fra kompresjon eller spenning. Elastisitetsmodulen er ganske enkelt spenning delt på belastning:
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon}
med enheter av pascal (Pa), newton per kvadratmeter (N / m2) eller newton per kvadratmillimeter (N / mm2). For de fleste materialer er elastisk modul så stor at den vanligvis uttrykkes som megapascal (MPa) eller gigapascal (GPa).
For å teste styrken til materialer, trekker et instrument i endene av en prøve med større og større kraft og måler den resulterende endringen i lengde, noen ganger til prøven går i stykker. Utvalgets tverrsnittsareal må være definert og kjent, slik at spenningen kan beregnes fra den påførte kraften. Data fra en test på blankt stål, for eksempel, kan tegnes som en spenning-belastningskurve, som deretter kan brukes til å bestemme stålets elastisitetsmodul.
Elastisk modul fra en belastnings-kurve
Elastisk deformasjon oppstår ved lave belastninger og er proporsjonal med stress. På en spenning-belastningskurve er denne oppførselen synlig som en rett linje for stammer mindre enn omtrent 1 prosent. Så 1 prosent er den elastiske grensen eller grensen for reversibel deformasjon.
For å bestemme elastisitetsmodulen til stål, for eksempel, identifiser først regionen av elastikken deformasjon i spenning-belastningskurven, som du nå ser gjelder stammer mindre enn omtrent 1 prosent, ellerε= 0.01. Tilsvarende stress på det tidspunktet erσ= 250 N / mm2. Derfor, ved bruk av elastisitetsmodulen, er elastisitetsmodulen til stål
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon} = \ frac {250} {0.01} = 25.000 \ text {N / mm} ^ 2