Modul deformace oceli a její pružnost

Obecné pojmy

Modul pružnosti (Youngův modul) je indikátorem mechanických vlastností materiálu, který charakterizuje jeho odolnost vůči deformačnímu namáhání. Jinými slovy, to je plasticita materiálu. Čím vyšší je modul pružnosti, tím méně bude tyč roztažena za jiných rovných zatížení (plocha průřezu, velikost zatížení atd.).

Youngův modul v teorii pružnosti je označen písmenem E. Je to součást zákona Hooke (o deformaci pružných těl). Tato hodnota spojuje stres vznikající ve vzorku a jeho deformaci.

Tato hodnota je měřena podle standardního mezinárodního systému jednotek v MPa (Megapascal). Ale inženýři v praxi mají větší tendenci používat rozměr kgf / cm2.

Experimentálně je tento ukazatel určen ve vědeckých laboratořích. Podstatou této metody je prasknutí vzorku materiálu podobného činkům na speciálních zařízeních. Poté, co jsme zjistili prodloužení a napětí, při kterém se vzorek zhroutil, rozdělují variabilní data do sebe. Výsledné množství u je Youngův modul pružnosti.

Tím je určen pouze Youngův modul pružných materiálů: měď, ocel a tak dále. A křehké materiály jsou stlačeny až do okamžiku, kdy se objeví praskliny: beton, litina a podobně.

Mechanické vlastnosti

Pouze když pracuje na napětí nebo kompresi, Youngův modul pružnosti pomáhá odhadnout chování určitého materiálu. Při ohýbání, řezání, drcení a dalších zatíženích je nutné zadat další parametry:

1. Pevnost je výsledkem profilu průřezu modulu pružnosti. Touto hodnotou lze posoudit plasticitu konstrukční jednotky jako celku a nikoliv o materiálu samostatně. Jednotkou měření je kilogram síly.
2. Podélné prodloužení je poměr absolutního prodloužení materiálu vzorku k jeho celkové délce. Například tyč o délce 200 milimetrů působila určitou sílu. V důsledku toho se kratší o 5 milimetrů. V důsledku toho bude relativní prodloužení 0,05. Toto množství je bezrozměrné. Pro pohodlnější vnímání je někdy překládáno jako procento.
3. Příčné prodloužení se vypočítá přesně stejným způsobem jako podélné prodloužení, ale místo délky se odebírá průměr tyče. Bylo experimentálně zjištěno, že pro větší množství materiálu je příčný průřez menší než podélné prodloužení přibližně o 4 krát.
4. Poissonův poměr. Tento vztah je relativně podélný vzhledem k relativní příčné deformaci. Pomocou této hodnoty je možné zcela určit změnu tvaru pod vlivem zatížení.
5. Modul smyku popisuje elastické vlastnosti pod vlivem tangenciálních vlastností na vzorku. Jinými slovy, když je vektor síly nasměrován na povrch těla při 90 stupních. Příkladem takového zatížení je práce hřebíků pro drcení, nýtování na řez atd. Tento parametr se vztahuje k viskozitě materiálu.
6. Modul pružnosti objemu charakterizuje změnu objemu vzorku pro univerzální jednotné uplatnění zatížení. Tato hodnota je poměr tlaku mezi objemem a deformací a kompresí objemu. Jako příklad lze uvažovat o materiálu ponořeném do vody, který je ovlivněn tlakem kapaliny v celé jeho oblasti.

Kromě všech výše uvedených skutečností stojí za zmínku, že v závislosti na směru zatížení mají některé materiály různé mechanické vlastnosti. Takové materiály se nazývají anizotropní. Příklady toho jsou tkaniny, některé druhy kamene, vrstvené plasty, dřevo a tak dále.

V izotropních materiálech jsou mechanické vlastnosti a deformace pružné v každém směru. Mezi tyto materiály patří kovy: hliník, měď, litina, ocel atd., Stejně jako pryž, beton, přírodní kameny, plasty nejsou laminovány.

Modul pružnosti

Za zmínku stojí, že tato proměnná je nestabilní. Dokonce i pro jeden materiál může mít jinou hodnotu v závislosti na tom, do kterých bodů byla síla aplikována. Některé plastově elastické materiály mají téměř konstantní hodnotu modulu pružnosti, když pracují jak na napětí, tak na kompresi: ocel, hliník, měď. Také existují takové situace, kdy je tato hodnota měřena tvarem profilu.

Některé hodnoty (hodnota je v milionech kgf / cm2):

1. Hliník - 0,7.
2. Dřevo přes vlákna je 0,005.
3. Dřevo podél vláken - 0,1.
4. Beton - 0,02.
5. Kamenná žula - 0,09.
6. Cihelné zdivo - 0,03.
7. Bronze - 1,00.
8. Mosaz - 1,01.
9. Litinová šedá - 1.16.
10. Litinová bílá - 1,15.

Rozdíl v indexech pružného modulu pro oceli v závislosti na jejich stupních:

1. Ocelová ložiska (SHKh-15) - 2,1.
2. Pružina (60С2) a razítko (9ХМФ) - 2,03.
3. Nerezová ocel (12X18H10T) - 2,1.
4. Nízká legovaná (40X, 30XГСА) - 2,05.
5. Obvyklá kvalita (článek 6, článek 3) - 2,00.
6. Konstrukční vysoce kvalitní (45,20) - 2,01.

Tato hodnota se také liší v závislosti na typu pronájmu:

1. Kabel s kovovým jádrem - 1,95.
2. Lano je opletené - 1,9.
3. Vysoce odolný vodič - 2,1.

Jak je patrné, odchylky v hodnotách modulů elastického deformace se zanedbaly. Z tohoto důvodu většina inženýrů ve svých výpočtech zanedbává chyby a vezme hodnotu 2,00.