Conţinut
- Ce sunt stresul și tensiunea?
- Diferența dintre deformarea elastică și plastică
- Utilizarea formulei Modulus de elasticitate
- Modulul elastic dintr-o curbă de stres-tulpină
Dacă împingeți capetele unei tije de cauciuc una spre cealaltă, aplicați o comprimare forța și poate scurta tija cu o anumită cantitate. Dacă îndepărtați capetele unul de celălalt, forța se numește tensiune, și puteți întinde tija în lungime. Dacă trageți un capăt spre dvs. și celălalt sfârșește departe de tine, folosind ceea ce se numește a foarfece forta, tija se intinde pe diagonala.
Modul elastic (E) este o măsură a rigidității unui material sub compresie sau tensiune, deși există și un modul de forfecare echivalent. Este o proprietate a materialului și nu depinde de forma sau dimensiunea obiectului.
O bucată mică de cauciuc are același modul elastic ca o bucată mare de cauciuc. Modul elastic, cunoscut și sub numele de modulul Young, numit după omul de știință britanic Thomas Young, raportează forța de a stoarce sau întinde un obiect la schimbarea de lungime rezultată.
Ce sunt stresul și tensiunea?
Stres (σ) este compresia sau tensiunea pe unitatea de suprafață și este definită ca: σ = F / A. Aici F este forță, iar A este secțiunea transversală în care se aplică forța. În sistemul metric, stresul este exprimat în mod obișnuit în unități de pascali (Pa), newtoni pe metru pătrat (N / m2) sau newtoni pe milimetru pătrat (N / mm)2).
Când stresul este aplicat unui obiect, se numește schimbarea formei încordare. Ca răspuns la compresie sau tensiune, tulpina normala (ε) este dat de proporția: ε = Δ_L_ / L. În acest caz, Δ_L_ este modificarea lungimii și L este lungimea inițială. Tulpina normală, sau pur și simplu încordare, nu are dimensiuni.
Diferența dintre deformarea elastică și plastică
Atâta timp cât deformarea nu este prea mare, un material precum cauciucul se poate întinde, apoi răsărește la forma și dimensiunea sa inițială atunci când forța este îndepărtată; cauciucul a experimentat elastic deformare, care este o schimbare reversibilă a formei. Majoritatea materialelor pot susține o anumită deformare elastică, deși poate fi minusculă într-un metal dur precum oțelul.
Dacă stresul este prea mare, totuși va suferi un material plastic deformarea și schimbarea permanentă a formei. Stresul poate crește chiar și până la ruperea unui material, cum ar fi atunci când trageți o bandă de cauciuc până când se blochează în două.
Utilizarea formulei Modulus de elasticitate
Modulul ecuației de elasticitate este utilizat numai în condiții de deformare elastică de la compresiune sau tensiune. Modulul de elasticitate este pur și simplu efortul împărțit la încordare: E = σ / ε cu unități de pascali (Pa), newtonuri pe metru pătrat (N / m2) sau newtoni pe milimetru pătrat (N / mm)2). Pentru majoritatea materialelor, modulul elastic este atât de mare încât în mod normal este exprimat sub formă de megapascali (MPa) sau gigapascali (GPa).
Pentru a testa rezistența materialelor, un instrument trage pe capetele unui eșantion cu o forță mai mare și mai mare și măsoară schimbarea rezultată în lungime, uneori până când eșantionul se rupe. Zona de secțiune transversală a eșantionului trebuie definită și cunoscută, permițând calcularea stresului din forța aplicată. Datele dintr-un test pe oțel ușor, de exemplu, pot fi reprezentate ca o curbă de eforturi, care poate fi apoi utilizată pentru a determina modulul de elasticitate a oțelului.
Modulul elastic dintr-o curbă de stres-tulpină
Deformația elastică apare la tulpinile scăzute și este proporțională cu stresul. Pe o curbă tensiune-efort, acest comportament este vizibil ca o regiune liniară pentru tulpinile mai puțin de aproximativ 1%. Deci 1% este limita elastică sau limita deformării reversibile.
Pentru a determina modulul de elasticitate a oțelului, de exemplu, mai întâi identificați regiunea deformării elastice în curba de eforturi, pe care acum vedeți că se aplică tulpinilor mai puțin de aproximativ 1% sau ε = 0,01. Stresul corespunzător în acel moment este σ = 250 N / mm2. Prin urmare, folosind modulul de formulă de elasticitate, modulul de elasticitate al oțelului este E = σ / ε = 250 N / mm2 / 0,01 sau 25 000 N / mm2.