Модуль упругости - модуль Юнга, модуль упругости, E

#

Определение модуля упругости (модуля Юнга) #

Модуль упругости - это постоянная деформации, возникающей при заданном напряжении, действующем на материал. Согласно закону Гука, для фазы упругой деформации материала напряжение прямо пропорционально деформации.

Закон Гука выражается следующим образом:

σ = Eε

В приведенном выше уравнении "E" обозначает модуль упругости, σ - напряжение, а ε - деформацию.

Мы можем записать выражение для модуля упругости, используя приведенное выше уравнение:

E = (F*L)/(A*δL)

Поэтому мы можем определить модуль упругости как отношение нормального напряжения к продольной деформации.

Модуль упругости единица #

Нормальные напряжения имеют единицы измерения Паскаль Па, а продольные деформации не имеют единиц измерения. Это связано с тем, что продольная деформация - это отношение изменения длины к первоначальной длине. Поэтому единица измерения модуля упругости такая же, как и единица измерения напряжения - паскаль (Па). Для измерения модуля упругости мы обычно используем мегапаскали (МПа) и гигапаскали (ГПа).

Как измерить модуль Юнга или модуль упругости? #

Возьмем для примера стержень из вязкого материала, изготовленный из низкоуглеродистой стали. Проведем испытание на растяжение на универсальной испытательной машине. После испытания на растяжение строится диаграмма "напряжение-деформация" и получается следующая кривая.

По кривой, от точки O до точки B, область является упругой. Затем начинается пластическая деформация. Точка A на кривой представляет собой предел пропорциональности. Для этой кривой можно записать значение модуля упругости (E), равное наклону кривой напряжение-деформация до точки A.

Если значение E увеличивается, продольная деформация уменьшается, а значит, уменьшается и изменение длины.

Некоторые здравые законы модуля упругости #

Чем ниже модуль упругости, тем больше относительная величина деформации, тем меньше жесткость, материал легко деформируется, тем лучше гибкость; чем выше модуль упругости, материал деформации модуля упругости относительно мал, жесткость велика, материал не легко деформируется, тем сильнее хрупкость. Модуль упругости можно рассматривать как меру материала для производства упругой деформации степени сложности индекса, чем больше значение, так что материал для производства определенной упругой деформации стресса также больше, то есть, чем больше жесткость материала, то есть, в определенном количестве стресса, возникновение упругой деформации меньше. Приложите к эластомеру внешнюю силу, эластомер претерпит изменение формы, называемое "деформацией".

Взаимосвязь между модулем упругости и хрупкостью #

Хрупкие материалы - это материалы с удлинением менее 3%. А эластичный материал относится к пластическим деформациям под действием определенной внешней силы. Хрупкие материалы могут иметь низкий модуль упругости, например, стекло, но высокий модуль упругости не обязательно является хрупким материалом, например, мягкая сталь, легированная сталь и так далее.

Дополнительная информация о модуле упругости #

• Модуль упругости и модуль Юнга - это одно и то же. Модуль упругости постоянен; он зависит от температуры и давления.
• Значения модуля упругости и E зависят только от материала, но не от его геометрии (модуль упругости меняется, когда проволока сгибается в пружину).
• Модуль упругости можно использовать для расчета того, насколько материал растянется и сколько потенциальной энергии он сохранит.

Модуль упругости распространенных металлов и неметаллов #

Название материала Модуль упругости E (Гпа)
Бриллиант 1100
Серый чугун 118-126
Белый чугун 113-157
Ковкий чугун 173
Ковкий чугун 120
Магний 45
Магниевый сплав 1.74
Титан (Ti) 105-120
Углеродистая сталь 206
Литая сталь 202
Никель-хромовая сталь 206
Легированная сталь 206
Быстрорежущая сталь (вкл. WW9%) 8,3
Быстрорежущая сталь (вкл. WW18%) 8,7
Прокат из чистой меди (фиолетовая медь) 108
Холоднотянутая чистая медь (пурпурная медь) 127
Прокатная фосфорно-оловянная бронза 113
Холоднотянутая латунь 89-97
Литая латунь 8.62
Прокатная марганцевая бронза 108
Литая оловянная бронза 103
Литой алюминий бронза 103
Промышленный алюминий, алюминиево-никелевые сплавы 2,7
Литой алюминиевый сплав 2,7
Прокатный алюминий 68
Волоченая алюминиевая проволока 69
Твердый алюминиевый сплав 70
Прокатный цинк 82
Свинец 16
Вольфрам (W) 400-410
Карбид вольфрама (WC) 450-650
Никель 8.9
Золото 19.32
Серебро 10,5
Олово 7.29
Меркурий 13.55
Карбид кремния (SiC) 450
Медный лист с кремнием 7.55-7.8
Подшипниковые сплавы на основе олова 7,34-7,75
Подшипниковые сплавы на основе свинца 9,33-10,67
Цементированный карбид (вольфрам-кобальт) 14,4-14,9
Карбид вольфрама-кобальта-титана 9,5-12,4
Бриллиант 1,050-1,200
Стекло 55
Оргстекло (ПММА) 2,35-29,42
Резина 0.0078
Клееный картон, ДВП 1,3-1,4
Бакелит 1,96-2,94
Скрепленные фенольные пластики 3,92-8,83
Целлулоид 1,71-1,89
ABS 0.2
ABS, PC 2.41
Полипропилен PP 1,5-2
Сополимер ПП 0,896
Нейлон 1010 1.07
Нейлон 66 8.3
PA6 2.32
ПЭ высокой плотности 1.07
ПЭ низкой/средней плотности 0,172
Полиэтилен низкого давления PE 0.54-0.75
Полиэтилен высокого давления PE 0.147-0.245
Жесткий поливинилхлорид (ПВХ) 3,14-3,92
Полистирол 0,91
Политетрахлорэтилен 1,14-1,42
Акрил (средняя ударопрочность) 2,4
PBT 1,93
Ацетализированный сополимер POM 2,6
P/S средне-высокий поток 2,28 0,8173 0,387
ПВХ0.007 Пластифицированный 0.006
Жесткость ПВХ 2,41
Полиэтилентерефталат ПЭТ 2-2,5
Полистирол PS 3-3.5
Пластик, армированный углеродным волокном (однонаправленная гранулированная поверхность) 150
Бетон 13,73-39,2