Young's Modulus of Elasticity Questions
Ένα από τα πιο σημαντικά μηχανικά τεστ είναι η κάμψη ή η θραύση ενός αντικειμένου ή υλικού και ένα χαρακτηριστικό που δείχνει ότι έχει το μέτρο ελαστικότητας του Young. Το μέτρο του Young έχει πάρει το όνομά του από τον Άγγλο φυσικό Sir Thomas Young. Ο συντελεστής περιγράφει την ιδιότητα της ελαστικότητας ενός στερεού υλικού που υφίσταται τάση ή συμπίεση προς μια ορισμένη κατεύθυνση. Είναι η αμετάβλητη θεμελιώδης ιδιότητα ενός υλικού. Αυτό είναι ένα μέτρο του πόσο εύκολα θα τεντωθεί ή θα παραμορφωθεί το υλικό. Σε αυτό το άρθρο, θα μάθουμε λεπτομέρειες σχετικά με τον τρόπο υπολογισμού του συντελεστή ελαστικότητας του Young και τι να συμπεράνουμε από τα αποτελέσματα που παρέχονται.
Μέτρο ελαστικότητας του Young
Το μέτρο του Young μπορεί να οριστεί ως η ιδιότητα ενός δεδομένου υλικού που μπορεί να καθορίσει το σημείο τάνυσης και θραύσης του. Το μέτρο ελαστικότητας του Young ορίζεται ως ο λόγος της εφελκυστικής τάσης προς την εφελκυστική τάση.
Η τάση εφελκυσμού μπορεί να οριστεί ως η αντίσταση ενός αντικειμένου σε μια εξωτερική δύναμη που θα μπορούσε ενδεχομένως να το σχίσει. Το σύμβολο της εφελκυστικής τάσης είναι σ.
Η τάση εφελκυσμού μπορεί να οριστεί ως η παραμόρφωση ή η επιμήκυνση ενός αντικειμένου ανά μονάδα μήκους λόγω της εφαρμογής εφελκυστικής τάσης. Το σύμβολο απεικονίζει την τάση εφελκυσμού =ϵ. Ως εκ τούτου, το μέτρο του Young συμβολίζεται με την ακόλουθη έκφραση:
E =σ/e,
όπου το E υποδηλώνει το μέτρο του Young
Τοσ υποδηλώνει τάση εφελκυσμού και
Τοϵ υποδηλώνει τάση εφελκυσμού
Ορισμός του συντελεστή του Young
Το μέτρο ελαστικότητας του Young μπορεί να οριστεί ως η αναλογία της ποσότητας της πίεσης που εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο προς το επίπεδο αντίστασης ή ελαστικότητάς του για τη διατήρηση της ασκούμενης τάσης. Ο συντελεστής του Young αναφέρεται συνήθως ως ο συντελεστής πίεσης.
Για παράδειγμα, στην περίπτωση μιας μεταλλικής ράβδου, καθώς η θερμότητα εφαρμόζεται σημαντικά σε μια μεταλλική ράβδο, επιμηκύνεται και τεντώνεται με τη δέουσα διαδικασία, αλλά μόλις αφαιρεθεί η θερμότητα, συμπιέζεται στο αρχικό της σχήμα .
Στην πραγματικότητα, το μέτρο του Young περιγράφει πώς ένα υλικό παραμορφώνεται υπό φόρτωση. Μπορούμε να πάρουμε το παράδειγμα της δοκιμής εφελκυσμού για να εξηγήσουμε περαιτέρω το μέτρο ελαστικότητας του Young, σημειώστε ότι με την πραγματική διεξαγωγή της δοκιμής, η τάση-παραμόρφωση του υλικού παρατηρείται σε ένα γράφημα με τη μορφή καμπύλης.
Τύπος συντελεστή του Young
Το μέτρο του Young είναι επίσης γνωστό ως μέτρο ελαστικότητας. Το μέτρο ελαστικότητας του Young μετρά την ακαμψία ενός ελαστικού σώματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του συντελεστή του Young, τόσο πιο άκαμπτο γίνεται το σώμα.
Με άλλα λόγια, όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής του Young, τόσο λιγότερο ελαστικό γίνεται το σώμα ή το αντικείμενο. Η μονάδα του συντελεστή του Young είναι N/m2. Αυτή είναι ουσιαστικά η ίδια μονάδα με τη μονάδα πίεσης.
Επομένως, το μέτρο ελαστικότητας του Young υπολογίζεται ως ο λόγος τάσης προς παραμόρφωση και απεικονίζεται με τον ακόλουθο τύπο:
E =σ/e ,
όπου το E υποδηλώνει το μέτρο του Young
Τοσ υποδηλώνει τάση εφελκυσμού
και, ϵ υποδηλώνει τάση εφελκυσμού
Τώρα, εφόσον η τάση έχει τη μονάδα N/m2 και η παραμόρφωση δεν έχει καμία μονάδα, το μέτρο του Young παραμένει η ίδια μονάδα με την τάση.
Συντελεστές συντελεστή του Young
Στην περίπτωση της ελαστικότητας ενός αντικειμένου ή υλικού, οι παράγοντες που επηρεάζουν το μέτρο του Young είναι οι εξής:
Τάση:Όταν εφαρμόζεται σταθερό φορτίο ή πίεση στο ελαστικό υλικό, θα προκαλέσει μείωση ή μείωση της ελαστικότητας του υλικού τελικά.
Αλλαγή θερμοκρασίας:Καθώς η θερμοκρασία του υλικού αυξάνεται ή μειώνεται, επηρεάζει σταδιακά την ελαστικότητα του υλικού. Για παράδειγμα, καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του υλικού, αρχίζει σταδιακά να γίνεται πλαστικό στη φύση του, δηλαδή σιγά-σιγά οδηγεί σε παραμόρφωση. Ωστόσο, μια μείωση της θερμοκρασίας θα αυξήσει την ελαστικότητα.
Ακαθαρσίες:Το επίπεδο ελαστικότητας ενός υλικού αυξάνεται ή μειώνεται στη φύση, ανάλογα με τον αριθμό των ακαθαρσιών που προστίθενται σε αυτό. Για παράδειγμα, καθώς μικρές ποσότητες κραμάτων προστίθενται στο σίδηρο, η ελαστικότητα του σιδήρου αυξάνεται σταδιακά.
Σφυρηλάτηση, κύλιση και ανόπτηση:Εάν ένα αντικείμενο ή υλικό χτυπιέται συνεχώς με σφυρί, ο ατομικός δεσμός του σωματιδίου σπάει, καθιστώντας το τελικά πιο ελαστικό. Παρόμοιο αποτέλεσμα απεικονίζεται στην περίπτωση κύλισης και ανόπτησης του υλικού.
Κρυσταλλική φύση:Εάν το υλικό είναι μόνο κρυσταλλικό, δεν μπορεί να θεωρηθεί ελαστική ιδιότητα. Επομένως, όσο λιγότερο κρυσταλλικό είναι το υλικό, τόσο πιο ελαστικό θα είναι.
Μέτρο ακαμψίας
Το μέτρο διάτμησης αναφέρεται στον λόγο της διατμητικής τάσης προς την αντίστοιχη διατμητική τάση. Ο συντελεστής διάτμησης ονομάζεται επίσης συντελεστής ακαμψίας.
Ο τύπος για το στοιχείο ακαμψίας
Το G αντιπροσωπεύει το μέτρο ακαμψίας ή το μέτρο διάτμησης.
Τύπος συντελεστή διάτμησης:G =τάση διάτμησης / τάση διάτμησης
G=F/A / Δx/L
Τάσεις διάτμησης:
σs=F / A
Και διάτμηση:
Θ =x / L
Επομένως, η μονάδα ακαμψίας μπορεί επίσης να εκφραστεί ως:
G=σs/ Δ
Ή
σS =G × Θ
Η μονάδα SI του συντελεστή διάτμησης είναι N/m2 ή Pascal (Pa).
Συμπέρασμα
Το μέτρο ελαστικότητας του Young ορίζει τον ρυθμό ελαστικότητας ενός αντικειμένου ή υλικού όταν εφαρμόζεται σταθερή τάση στο αντικείμενο. Ο συντελεστής απεικονίζεται ως ο λόγος της παραμόρφωσης προς την τάση.
Το μέτρο του Young μπορεί να δοκιμαστεί με εφελκυστική τάση, όπου το φορτίο εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο από μία μόνο κατεύθυνση για να προσδιοριστεί το επίπεδο ελαστικότητάς του. Το μέτρο του Young μετρά την ακαμψία ενός ελαστικού σώματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του συντελεστή του Young, τόσο πιο άκαμπτο γίνεται το σώμα.
