Zawartość
Moduł sprężystości, zwany także modułem Younga, odnosi się do zdolności materiału do wytrzymywania sił rozciągających, ściskających i rozszerzających, które są narzucane przez czynniki zewnętrzne. Określa wielkość odkształcenia, jakim podlega materiał pod wpływem tych sił, zachowując jednocześnie pamięć o jego pierwotnym kształcie. Gdy już ich nie ma, w ten sposób materiał powróci do swojego pierwotnego kształtu. Ta nośność, jaką posiada materiał, sprowadza się w zasadzie do granicy plastyczności naprężenia. Jeśli siły zewnętrzne odkształcą materiał poza tym punktem, zostanie on trwale zdeformowany i nie powróci do swojego pierwotnego kształtu po wycofaniu sił. Jeśli siły zewnętrzne przenoszą Cię poza naprężenie wspierane przez punkt maksymalnej wytrzymałości materiału, spowoduje to pęknięcie. Przeczytaj poniższe wskazówki, aby dowiedzieć się, jak obliczyć moduł sprężystości.
Kroki
Metoda 1 z 3: Zrozum różnicę między naprężeniem a zużyciem
Należy zwrócić uwagę, że naprężenie materiału jest spowodowane przez osiowe siły wydłużające. Na przykład ciągnięcie podłużnie karmelowego cukierka spowoduje rozciągnięcie go pod wpływem zastosowanego naprężenia.
Zrozum, że odkształcenie materiału jest spowodowane siłą ścinającą prostopadłą do jego osi. Na przykład, naciśnięcie środkowej części sznurka rakiety tenisowej spowoduje jej wygięcie pod wpływem zastosowanego ścinania.
Metoda 2 z 3: Określ dane potrzebne do równań
Zmierz proporcjonalną zmianę objętości (znaną również jako pęcznienie) materiału. Zastosuj znaną siłę do materiału w kierunkach naprężenia i ścinania.Zmierz dylatację (), która występuje w materiale przy samym tylko naprężeniu, a następnie zmierz dylatację (), która występuje w materiale tylko przy zastosowaniu ścinania.
Metoda 3 z 3: Wykonaj obliczenia
Oblicz moduł brutto. Wartość ta wyraża wytrzymałość materiału, gdy siła zewnętrzna jest przyłożona w kierunku osiowym, powodując naprężenie. Ciśnienie zewnętrzne (siła razy obszar, na który siła jest przyłożona, wyrażone w) przyłożone do materiału jest równe dylatacji (bez jednostki miary) pomnożonej przez moduł brutto (wyrażony w). Podobnie, moduł brutto zostanie określony do podzielenia przez.
Określić moduł ścinania. Wartość ta wyraża wytrzymałość materiału, gdy siła zewnętrzna jest przyłożona w kierunku prostopadłym, powodując odkształcenie. Ciśnienie zewnętrzne (siła pomnożona przez obszar, na który działa siła, wyrażone w) przyłożone do materiału jest równe dylatacji (bez jednostki miary) pomnożonej przez moduł ścinania (wyrażony w). Podobnie, moduł brutto jest określany do podzielenia przez.
Określ moduł Younga. Naprężenie materiału spowoduje proporcjonalne odkształcenie i odwrotnie. Moduł Younga opisuje związek między naprężeniem a obecną w nim deformacją. Jest to zależność liniowa związana z granicą plastyczności. Moduł Younga jest równy naprężeniu podzielonemu przez doznane odkształcenie.
Porady
- Podczas przykładania sił zewnętrznych do materiału w celu zmierzenia zmiany proporcjonalnej objętości, należy unikać wyolbrzymiania miary do punktu, w którym materiał przekracza granicę plastyczności. Wynikające w tym przypadku trwałe odkształcenie spowoduje unieważnienie uzyskanych danych.
- Zewnętrzna siła sinusoidalna do pomiaru zmiany proporcjonalnej objętości przyniesie dokładniejsze wartości granicy plastyczności niż przy zastosowaniu jednorodnej siły zewnętrznej.
