Concepte generale
Modulul de elasticitate (modulul lui Young) este un indicator al proprietăților mecanice ale unui material, care caracterizează rezistența sa la deformarea la tracțiune . Cu alte cuvinte, aceasta este valoarea plasticității materialului. Cu cât sunt mai mari valorile modulului de elasticitate, cu atât mai puțin se va întinde tijă sub alte sarcini egale (arie transversală, mărimea sarcinii și altele).
Modulul lui Young în teoria elasticității este notat cu litera E. Este o componentă a legii lui Hooke (asupra deformării corpurilor elastice). Această valoare se referă la stresul care apare în eșantion și la deformarea sa.
Această valoare este măsurată în conformitate cu sistemul internațional standard de unități în MPa (Megapascals) . Dar, în practică, inginerii sunt mai înclinați să folosească dimensiunea kgf / cm2.
Acest indicator este determinat experimental în laboratoarele științifice. Esența acestei metode este de a rupe probele în formă de gantere ale materialului pe echipamente speciale. După recunoașterea alungirii și tensiunii la care eșantionul sa prăbușit, ei împart datele variabile unul în celălalt. Valoarea obținută este modulul de elasticitate (Young).
Astfel, se determină numai modulul Young al materialelor elastice: cupru, oțel și așa mai departe. Materialele fragile sunt comprimate până când apar fisuri: beton, fontă și altele asemenea.
Proprietăți mecanice
Numai atunci când lucrați în tensiune sau compresie (modul de elasticitate) de elasticitate ajută la ghicirea comportamentului unui material . Dar când se îndoaie, taie, zdrobește și alte încărcături, va trebui să introduceți parametri suplimentari:
Rigiditatea este produsul secțiunii transversale a profilului prin modulul de elasticitate. Prin această valoare se poate judeca plasticitatea șantierului în ansamblu și nu materialul separat. Unitatea de măsură este kilograme de forță.- Alungirea longitudinală este raportul dintre alungirea absolută a materialului de probă și lungimea sa totală. De exemplu, o bară a cărei lungime este de 200 de milimetri a fost aplicată o anumită forță. Ca urmare, a devenit mai scurt cu 5 milimetri. Ca rezultat, alungirea va fi de 0, 05. Această cantitate este fără dimensiuni. Pentru o percepție mai convenabilă, uneori este convertită în procente.
- Elongația laterală se calculează în același mod ca și alungirea longitudinală, dar în loc de lungime se ia diametrul tijei. S-a stabilit experimental că pentru o cantitate mai mare de material, transversal este mai mic decât alungirea longitudinală de aproximativ 4 ori.
Raportul lui Poisson. Acesta este raportul dintre tulpina relativă longitudinală și relativă transversală. Cu această valoare, este posibil să se descrie pe deplin sub influența unei sarcini de schimbare a formei.- Modulul de forfecare descrie proprietățile elastice sub influența proprietăților tangențiale asupra eșantionului. Cu alte cuvinte, atunci când vectorul de forță este direcționat către suprafața corpului la 90 de grade. Un exemplu de astfel de încărcări este lucrul de cuie pentru zdrobire, nituri pentru forfecare etc. Acest parametru este legat de vâscozitatea materialului.
- Modulul în vrac caracterizează modificarea volumului eșantionului pentru o aplicație uniformă de încărcare uniformă. Această valoare este raportul dintre presiunea în vrac și presiunea de compresie în vrac. De exemplu, putem lua în considerare un material scufundat în apă, care este afectat de presiunea fluidului pe întreaga sa suprafață.
În plus față de cele de mai sus, merită menționat faptul că unele materiale au proprietăți mecanice diferite în funcție de direcția sarcinii . Astfel de materiale se numesc anisotropice. Exemple sunt țesăturile, unele tipuri de piatră, materialele plastice laminate, lemnul și așa mai departe.
Materialele sunt proprietăți mecanice izotropice, iar deformarea elastică în orice direcție sunt identice. Astfel de materiale includ metale: aluminiu, cupru, fontă, oțel etc., precum și cauciuc, beton, pietre naturale, materiale plastice nelaminate.
Modulul de elasticitate
Este demn de remarcat faptul că această valoare este variabilă. Chiar și pentru un material, acesta poate avea un înțeles diferit, în funcție de punctele la care a fost aplicată forța. Unele materiale elastice din plastic au o valoare aproape constantă a modulului de elasticitate atunci când lucrează atât în tensiune, cât și în compresiune: oțel, aluminiu, cupru. Și există situații în care această valoare este măsurată prin forma profilului.
Unele valori (valoarea este prezentată în milioane de kgf / cm2) :
- Aluminiu - 0, 7.
- Lemn pe fibre - 0, 005.
- Lemnul de-a lungul fibrelor - 0.1.
- Beton - 0, 02.
- Zidărie din granit din piatră - 0, 09.
- Piatra de zidarie - 0, 03.
- Bronz - 1, 00.
- Brass - 1.01.
- Fontă cenușie - 1.16.
- Fier alb - 1, 15.
Diferența dintre modulul de elasticitate pentru oțeluri în funcție de mărcile lor:
Oțelul purtător (SH-15) - 2.1.- Arc (60C2) și matriță (9ХМФ) - 2, 03.
- Inox (12X18H10T) - 2.1.
- Aliaj slab (40X, 30HGSA) - 2, 05.
- Calitatea normală (articolul 6, articolul 3) - 2.00.
- Construcție de înaltă calitate (45.20) - 2.01.
Această valoare variază de asemenea în funcție de tipul de închiriere:
- Cablu cu miez de metal - 1, 95.
- Coardă împletită - 1.9.
- Sârma de înaltă rezistență - 2.1.
După cum se poate observa, abaterile în valorile modulului de deformare elastică a oțelului sunt nesemnificative. Din acest motiv majoritatea inginerilor, efectuând calculele lor, neglijează erorile și iau valoarea de 2, 00.