Modul deformácie ocele a jej pružnosť

Všeobecné koncepty

Modul pružnosti (Youngov modul) je indikátorom mechanických vlastností materiálu, ktorý charakterizuje jeho odolnosť voči deformácii. Inými slovami, to je plasticita materiálu. Čím vyšší je modul pružnosti, tým menej bude tyč roztiahnutá pod iným rovnakým zaťažením (plocha priečneho prierezu, veľkosť zaťaženia atď.).

Youngov modul v teórii elasticity je označený písmenom E. Je to súčasť Hookovho zákona (o deformácii elastických telies). Táto hodnota spája stres vznikajúci vo vzorke a jej deformáciu.

Táto hodnota sa meria podľa štandardného medzinárodného systému jednotiek v MPa (Megapascal). Ale inžinieri v praxi majú väčší sklon používať rozmer kgf / cm2.

Experimentálne je tento ukazovateľ určený vo vedeckých laboratóriách. Podstatou tejto metódy je prasknutie vzoriek materiálov podobných činkom na špeciálnych zariadeniach. Keď sa naučili predĺženie a napätie, pri ktorom sa vzorka zrútila, rozdeľujú premenné údaje do seba. Výsledné množstvo u je Youngov modul pružnosti.

Preto sa určuje len Youngov modul pružných materiálov: meď, oceľ atď. Krehké materiály sú stlačené až kým sa neobjaví praskliny: betón, liatina a podobne.

Mechanické vlastnosti

Iba pri práci na napätí alebo kompresii pomáha mladý modul pružnosti odhadnúť správanie určitého materiálu. Pri ohýbaní, rezaní, drvení a iných zaťaženiach budete musieť zadať ďalšie parametre:

1. Tuhosť je výsledkom prierezového profilu modulu pružnosti. Touto hodnotou sa dá posúdiť plasticita štruktúrnej jednotky ako celku a nie materiálu samostatne. Jednotkou merania je kilogram sily.
2. Pozdĺžne predĺženie je pomer absolútneho predĺženia materiálu vzorky k jeho celkovej dĺžke. Napríklad tyč s dĺžkou 200 milimetrov pôsobila určitou silou. V dôsledku toho sa znížil o 5 milimetrov. V dôsledku toho bude relatívne pretiahnutie 0,05. Toto množstvo je bezrozmerné. Pre pohodlnejšie vnímanie sa niekedy prekladá ako percento.
3. Priečne predĺženie sa vypočíta presne rovnakým spôsobom ako pozdĺžne predĺženie, ale namiesto dĺžky sa odoberá priemer tyče. Bolo experimentálne zistené, že pre väčšie množstvo materiálu je priečny prierez menší ako pozdĺžne predĺženie približne o 4 krát.
4. Poissonov pomer. Tento vzťah je relatívny pozdĺžny k relatívnej priečnej deformácii. S pomocou tejto hodnoty je možné úplne opisovať zmenu tvaru pod vplyvom zaťaženia.
5. Modul šmyku opisuje elastické vlastnosti pod vplyvom tangenciálnych vlastností vzorky. Inými slovami, ak je silový vektor nasmerovaný na povrch tela pri 90 stupňoch. Príkladom takýchto zaťažení je práca nechtov na drvenie, nýtovanie na plátku atď. Tento parameter súvisí s viskozitou materiálu.
6. Modul pružnosti objemu charakterizuje zmenu objemu vzorky pre všestranné jednotné zaťaženie. Táto hodnota je pomer medzi objemom a pretlakom a kompresiou objemu. Ako príklad možno zvážiť materiál ponorený do vody, ktorý je ovplyvnený tlakom kvapaliny v celej jej oblasti.

Okrem toho, čo je uvedené vyššie, stojí za zmienku, že v závislosti od smeru zaťaženia niektoré materiály majú rôzne mechanické vlastnosti. Takéto materiály sa nazývajú anizotropné. Príkladmi sú tkaniny, niektoré druhy kameňa, vrstvené plasty, drevo a tak ďalej.

V izotropných materiáloch sú mechanické vlastnosti a deformácie elastické v akomkoľvek smere. Takéto materiály zahŕňajú kovy: hliník, meď, liatinu, oceľ atď., Ako aj gumu, betón, prírodné kamene, plasty nie sú laminované.

Modul pružnosti

Stojí za zmienku, že táto premenná je nestabilná. Dokonca aj pre jeden materiál, môže mať inú hodnotu v závislosti od toho, na ktoré body bola sila aplikovaná. Niektoré plastovo-elastické materiály majú takmer konštantnú hodnotu modulu pružnosti pri práci na napätí a stlačovaní: oceľ, hliník, meď. Existujú aj také situácie, keď sa táto hodnota meria tvarom profilu.

Niektoré hodnoty (hodnota je v miliónoch kgf / cm2):

1. Hliník - 0,7.
2. Drevo cez vlákna je 0,005.
3. Drevo pozdĺž vlákien - 0,1.
4. Betón - 0,02.
5. Kladenie kamennej žuly - 0,09.
6. Tehlové murivo - 0,03.
7. Bronz - 1,00.
8. Mosadz - 1,01.
9. Liatin šedá - 1,16.
10. Liatinové biele - 1,15.

Rozdiel v indexoch pružnosti modulov pre ocele v závislosti od ich stupňov:

1. Ložisková oceľ (SHKh-15) - 2,1.
2. Pružina (60С2) a razenie (9ХМФ) - 2,03.
3. Nerezová oceľ (12X18H10T) - 2,1.
4. Nízke legované (40X, 30XГАА) - 2,05.
5. Zvyčajná kvalita (článok 6 článok 3) - 2,00.
6. Konštrukčná vysoká kvalita (45,20) - 2,01.

Táto hodnota sa tiež líši v závislosti od typu prenájmu:

1. Kábel s kovovým jadrom - 1,95.
2. Lanko je spletené - 1,9.
3. Vysoko pevný drôt - 2,1.

Ako je zrejmé, odchýlky v hodnotách modulov elastického napätia sa zanedbali. Z tohto dôvodu väčšina inžinierov vo svojich výpočtoch zanedbáva chyby a má hodnotu 2,00.