Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Zanim użyjesz jakiegokolwiek materiału w pracach budowlanych, powinieneś zapoznać się z jego właściwościami fizycznymi, aby wiedzieć, jak sobie z tym poradzić, jaki efekt mechaniczny będzie dla niego akceptowalny i tak dalej. Jedną z ważnych cech, na które często zwraca się uwagę, jest moduł sprężystości.
Poniżej rozważamy samą koncepcję, jak również tę wartość w odniesieniu do jednego z najpopularniejszych materiałów w pracach budowlanych i naprawczych - stali. Również te wskaźniki będą brane pod uwagę w innych materiałach, dla przykładu.
Moduł sprężystości - co to jest?
Moduł sprężystości dowolnego materiału jest nazywany zbiorem wielkości fizycznych, które charakteryzują zdolność ciała stałego do elastycznego odkształcania się w warunkach przyłożonej do niego siły. Wyraża to litera E. Tak więc zostanie ona wymieniona we wszystkich tabelach, które pójdą dalej w tym artykule.
Nie można twierdzić, że istnieje tylko jeden sposób na określenie wartości elastyczności. Różne podejścia do badania tej wartości doprowadziły do tego, że istnieje kilka różnych podejść jednocześnie. Poniżej znajdują się trzy główne sposoby obliczania wydajności tej cechy dla różnych materiałów:
Moduł Younga (E) opisuje odporność materiału na jakiekolwiek naprężenie lub ściskanie podczas odkształcenia sprężystego. Wariant Younga zależy od stosunku naprężenia do naprężenia ściskającego. Zwykle nazywa się to tylko modułem sprężystości.- Moduł ścinania (G), zwany również modułem sztywności . Ta metoda ujawnia zdolność materiału do przeciwstawiania się wszelkim zmianom kształtu, ale pod warunkiem, że zachowuje on swoją normę. Moduł ścinania jest wyrażony jako stosunek naprężenia ścinającego do odkształcenia ścinającego, który jest zdefiniowany jako zmiana kąta prostego między istniejącymi płaszczyznami narażonymi na naprężenia styczne. Przy okazji moduł ścinania jest jednym ze składników zjawiska lepkości.
- Moduł objętościowy (K), nazywany również modułem ściskania objętościowego . Ta opcja wskazuje zdolność obiektu z dowolnego materiału do zmiany jego objętości w przypadku wystawienia go na działanie normalnego naprężenia we wszystkich kierunkach, który jest taki sam we wszystkich kierunkach. Wariant ten wyraża się stosunkiem wielkości naprężenia masowego do wielkości względnego sprężania objętościowego.
- Istnieją również inne wskaźniki elastyczności, które są mierzone w innych wartościach i wyrażane w innych związkach. Innymi bardzo znanymi i popularnymi wariantami parametrów elastyczności są parametry Lame lub współczynnik Poissona .
Tabela wskaźników elastyczności materiałów
Zanim przejdziemy bezpośrednio do tej cechy stali, rozważmy najpierw, jako przykład i dodatkowe informacje, tabelę zawierającą dane na temat tej wartości w odniesieniu do innych materiałów. Dane są mierzone w MPa .
Moduł sprężystości różnych materiałów
Jak widać z powyższej tabeli, wartość ta jest inna dla różnych materiałów, poza tym wskaźnik różni się, jeśli weźmiemy pod uwagę jedną lub inną wersję obliczania tego wskaźnika. Każdy może wybrać opcję studiowania wskaźników, która jest dla niego bardziej odpowiednia. Lepiej rozważyć moduł Younga, ponieważ jest on częściej używany do scharakteryzowania konkretnego materiału w tym zakresie.
Po krótkim zapoznaniu się z danymi o tej charakterystyce innych materiałów, przejdziemy bezpośrednio do charakterystyki oddzielnej stali.
Zacznijmy od wysuszenia liczb i uzyskania różnych wskaźników tej charakterystyki dla różnych typów konstrukcji stalowych i stalowych:
- Moduł sprężystości (E) do odlewania, walcowane na gorąco zbrojenie gatunków stali, określane jako art. 3 i art. 5 równa się 2, 1 * 106 kg / cm 2.
- Dla stali takich jak 25G2S i 30HG2S wartość ta wynosi 2 * 106 kg / cm 2.
- Dla okresowego drutu profilowego i ciągnionego na zimno drutu okrągłego istnieje taka wartość elastyczności, równa 1, 8 * 106 kg / cm 2. Dla spłaszczonych na zimno wskaźników wzmocnienia są podobne.
- Dla splotów i wiązek drutu o wysokiej wytrzymałości wartość wynosi 2 · 10 6 kg / cm 2
- Dla stalowych lin spiralnych i lin z metalowym rdzeniem wartość wynosi 1, 5 · 10 4 kg / cm 2, podczas gdy dla kabli z rdzeniem organicznym ta wartość nie przekracza 1, 3 · 10 6 kg / cm 2.
- Moduł ścinania (G) dla stali walcowanej wynosi 8, 4 · 10 6 kg / cm 2.
- I wreszcie, współczynnik Poissona dla stali jest równy 0, 3
Są to ogólne dane dotyczące stali i wyrobów stalowych. Każda wartość została obliczona zgodnie ze wszystkimi regułami fizycznymi i biorąc pod uwagę wszystkie istniejące relacje, które są używane do uzyskania wartości tej cechy.
Poniżej podane zostaną wszystkie ogólne informacje o tej charakterystyce stali. Wartości zostaną podane zarówno w kategoriach modułu Younga, jak i modułu ścinania, zarówno w niektórych jednostkach pomiaru (MPa), jak iw innych (kg / cm2, Newton * m2).
Stal i kilka różnych marek
| Materiał | Wskaźniki modułu sprężystości (E, G; N * m2, kg / cm 2, MPa) |
| Stal | 20, 6 * 10 10 niutonów * metr 2 |
| Stal węglowa | Е = (2, 0… 2, 1) * 10 5 MPa; G = (8, 0 … 8, 1) * 10 4 MPa |
| Stal 45 | E = 2, 0 * 10 5 MPa; G = 0, 8 * 10 5 MPa |
| Stal 3 | E = 2, 1 * 10 5 MPa; G = 0, 8 * 10 5 MPa |
| Stal stopowa | Е = (2, 1… 2, 2) * 10 5 MPa; G = (8, 0 … 8, 1) * 10 4 MPa |
Wartości wskaźników elastyczności stały się różne, ponieważ istnieje kilka modułów jednocześnie, które są obliczane i obliczane inaczej. Widać, że zasadniczo wskaźniki nie różnią się zbytnio, co świadczy na korzyść różnych badań elastyczności różnych materiałów. Ale nie musisz zagłębiać się we wszystkie obliczenia, formuły i wartości, ponieważ wystarczy wybrać pewną wartość elastyczności, aby skupić się na niej w przyszłości.
Nawiasem mówiąc, jeśli nie wyrażasz wszystkich wartości za pomocą relacji liczbowych, ale bierzesz je natychmiast i zliczasz je całkowicie, to ta cecha stali będzie równa: E = 200000 MPa lub E = 2, 039, 000 kg / cm 2 .
Informacje te pomogą poradzić sobie z samą koncepcją modułu sprężystości, a także zapoznać się z podstawowymi wartościami tej charakterystyki dla stali, wyrobów stalowych, a także dla kilku innych materiałów.
Należy pamiętać, że wskaźniki modułu sprężystości są różne dla różnych stopów stali i dla różnych konstrukcji stalowych, które zawierają w swoim składzie i innych związkach. Ale nawet w takich warunkach można zauważyć, że wskaźniki różnią się tylko nieznacznie. Wielkość modułu sprężystości stali praktycznie zależy od struktury. jak również na zawartość węgla. Metoda obróbki stali na gorąco lub na zimno również nie może znacząco wpłynąć na tę liczbę.