Unități ale modulului de elasticitate (modulul Young)

septembrie 12, 2021admin

Înainte de a arunca o privire mai profundă asupra diferitelor tipuri și unități ale modulului de elasticitate (modulul Young), să aruncăm mai întâi o privire asupra unei definiții generale a acestei proprietăți mecanice extrem de importante.

Definiția de bază a modulului de elasticitate

Cunoscut și sub numele de „modulul de elasticitate”, este o valoare măsurată care reprezintă rezistența unui material la deformarea elastică, adică, „elasticitatea” sa. Se aplică numai la deformarea nepermanentă atunci când se află sub efectul unei tensiuni.

Modulul de elasticitate este dat de gradientul curbei tensiune-deformare în regiunea în care se deformează elastic (a se vedea mai jos – secțiunea liniară înainte de „limita de curgere”). A less stretchy (or stiffer) material has a comparatively high modulus of elasticity, whereas a stretchy or springy substance has a lower one.

The elastic modulus is often represented by the Greek symbol lambda, λ. It takes the form of stress divided by strain, thus:

λ= stress/strain

Stress is defined as the force that causes the deformation divided by the affected area.
Strain is defined as the displacement of the particles of the substance relative to a specific length.

stress-strain curve — Image courtesy of Breakdown from Wikimedia Commons

Types of modulus of elasticity

There are 3 main types of elastic modulus:

Young’s modulus
Shear modulus
Bulk modulus

These are the elastic moduli most frequently used in engineering. Să aruncăm o privire asupra fiecărui tip și a modului în care pot fi utilizate înainte de a intra în unitățile de măsură ale modulului de elasticitate.

Modulul lui Young

Acesta este cel la care se referă majoritatea oamenilor atunci când spun „modulul de elasticitate”. Acesta descrie cantitatea de deformare a unui material de-a lungul unei axe date atunci când sunt aplicate forțe de tracțiune, cunoscută și sub numele de elasticitate la tracțiune. Poate fi descris în termeni simpli ca o măsură a rigidității.

Modulul lui Young poate fi simplificat ca fiind tendința unei substanțe de a deveni mai lungă și mai subțire.

Se definește ca fiind tensiunea de tracțiune împărțită la deformația de tracțiune (sau raportul dintre tensiune și deformație) și este notat ca E în calcule.

Principala aplicație a modulului lui Young este de a prezice extensia care poate avea loc sub tensiune sau scurtarea care poate avea loc sub compresie. Acest lucru este util atunci când se proiectează grinzi sau coloane în ingineria structurală, de exemplu.

Modulul de forfecare

Modululul de forfecare al unui material este o măsură a rigidității sale. Acesta este utilizat atunci când o forță paralelă cu o axă dată se întâlnește cu o forță opusă, cum ar fi frecarea. Poate fi simplificat ca fiind tendința unei substanțe de a trece de la o formă dreptunghiulară la un paralelogram.

Modulul de forfecare este definit ca fiind raportul dintre tensiunea de forfecare și deformația de forfecare și este indicat prin simbolurile G, S sau µ.

Modululul de forfecare este cel mai des utilizat în calculele care implică două materiale în contact și supuse unor forțe opuse, adică frecarea dintre ele.

Modululul de încărcare

Modululul de încărcare este o proprietate termodinamică care se referă la cât de rezistentă la compresie este o substanță. Acesta poate fi simplificat ca fiind tendința de schimbare a volumului unei substanțe, dar forma rămânând aceeași.

Se definește ca fiind raportul dintre creșterea presiunii și scăderea relativă a volumului. Este notat cu simbolurile K sau B.

Este cel mai des utilizat atunci când se studiază proprietățile fluidelor supuse la compresie.