Ak tlačíte konce gumovej tyče k sebe, nanášate akompresiasilu a môže o určitú hodnotu tyč skrátiť. Ak konce od seba odtiahnete, sila sa vyvolánapätie,a môžete tyč natiahnuť pozdĺžne. Ak jeden koniec potiahnete smerom k sebe a druhý koniec od seba, použite takzvaný astrihaťsily sa tyč tiahne diagonálne.
Modul pružnosti (E) je miera tuhosti materiálu pod tlakom alebo ťahom, aj keď existuje aj ekvivalentný modul šmyku. Je to vlastnosť materiálu a nezávisí od tvaru alebo veľkosti objektu.
Malý kúsok gumy má rovnaký modul pružnosti ako veľký kúsok gumy.Modul pružnosti, tiež známy ako Youngov modul, pomenovaný po britskom vedcovi Thomasovi Youngovi, súvisí silou stlačenia alebo natiahnutia objektu s výslednou zmenou dĺžky.
Čo sú stres a napätie?
Stres (σ) je kompresia alebo napätie na jednotku plochy a je definované ako:
\ sigma = \ frac {F} {A}
Tu F je sila a A je plocha prierezu, kde je sila použitá. V metrickom systéme je stres bežne vyjadrený v jednotkách pascalov (Pa), newtonoch na meter štvorcový (N / m2) alebo newtonov na štvorcový milimeter (N / mm2).
Keď sa na objekt pôsobí stresom, nazýva sa zmena tvarupreťažiť.V reakcii na stlačenie alebo napätienormálne napätie (ε) je dané pomerom:
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
V tomto prípade ΔĽje zmena dĺžky aĽje pôvodná dĺžka. Normálne napätie, alebo jednoduchopreťažiť, je bezrozmerný.
Rozdiel medzi elastickou a plastickou deformáciou
Pokiaľ deformácia nie je príliš veľká, môže sa materiál ako guma natiahnuť a potom po odstránení sily pružiť späť do pôvodného tvaru a veľkosti; guma zažilaelastickédeformácia, čo je reverzibilná zmena tvaru. Väčšina materiálov môže vydržať určité množstvo elastickej deformácie, aj keď v húževnatom kovu ako je oceľ môže byť drobná.
Ak je však napätie príliš veľké, materiál podstúpiplastdeformácia a trvalá zmena tvaru. Stres sa môže dokonca zvýšiť do bodu, keď sa materiál zlomí, napríklad keď potiahnete gumičku, kým sa nezacvakne na dve časti.
Použitie vzorca modulu pružnosti
Rovnica modulu pružnosti sa používa iba za podmienok elastickej deformácie z tlaku alebo napätia. Modul pružnosti je jednoducho napätie delené namáhaním:
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon}
s jednotkami pascalov (Pa), newtonov na meter štvorcový (N / m2) alebo newtonov na štvorcový milimeter (N / mm2). Pre väčšinu materiálov je modul pružnosti taký veľký, že sa zvyčajne vyjadruje v megapascaloch (MPa) alebo gigapascaloch (GPa).
Na testovanie pevnosti materiálov inštrument tiahne na konce vzorky čoraz väčšou silou a meria výslednú zmenu dĺžky, niekedy až do rozbitia vzorky. Prierezová plocha vzorky musí byť definovaná a známa, aby bolo možné vypočítať napätie z použitej sily. Napríklad údaje zo skúšky na mäkkej oceli je možné vykresliť ako krivku napätia-deformácie, ktorá sa potom môže použiť na určenie modulu pružnosti ocele.
Elastický modul z krivky namáhania a namáhania
Elastická deformácia nastáva pri nízkych deformáciách a je úmerná napätiu. Na krivke stres-deformácia je toto správanie viditeľné ako lineárna oblasť pre kmene menšie ako asi 1 percento. Takže 1 percento je medza pružnosti alebo medza reverzibilnej deformácie.
Aby ste určili napríklad modul pružnosti ocele, najskôr identifikujte oblasť pružnosti deformácia v krivke napätie-deformácia, ktorú teraz vidíte, platí pre deformácie menšie ako asi 1 percento, aleboε= 0.01. Zodpovedajúce napätie v tomto bode jeσ= 250 N / mm2. Preto s použitím vzorca modulu pružnosti je modul pružnosti ocele
E = \ frac {\ sigma} {\ epsilon} = \ frac {250} {0,01} = 25 000 \ text {N / mm} ^ 2