Inhoud
De elasticiteitsmodulus, ook wel Young's modulus genoemd, verwijst naar het vermogen van een materiaal om rek-, compressie- en expansiekrachten te weerstaan die worden opgelegd door externe oorzaken. Het bepaalt de mate van vervorming die het materiaal onder deze krachten oploopt, terwijl de herinnering aan zijn oorspronkelijke vorm behouden blijft. Als ze niet meer bestaan, keert het materiaal op deze manier terug naar zijn oorspronkelijke vorm. Dit vermogen van een materiaal komt in feite neer op het spanningsvloeipunt. Als externe krachten het materiaal voorbij dat punt vervormen, zal het permanent worden vervormd en zal het niet terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm met het terugtrekken van krachten. Als externe krachten u voorbij de spanning brengen die wordt ondersteund door het maximale sterktepunt van het materiaal, zal dit resulteren in een breuk. Lees de volgende tips om te leren hoe u de elasticiteitsmodulus kunt berekenen.
Stappen
Methode 1 van 3: Begrijp het verschil tussen stress en slijtage
Merk op dat materiaalspanning wordt veroorzaakt door axiale rekkrachten. Als u bijvoorbeeld een karamelsuikergoed in de lengte trekt, zal het uitrekken als gevolg van toegepaste spanning.
Begrijp dat de vervorming van het materiaal wordt veroorzaakt door de afschuifkracht, loodrecht op zijn as. Als u bijvoorbeeld het midden van een snaar op het tennisracket duwt, wordt deze gebogen door de toegepaste schaar.
Methode 2 van 3: Bepaal de gegevens die nodig zijn voor de vergelijkingen
Meet de proportionele verandering in volume (ook wel zwelling genoemd) van het materiaal. Oefen een bekende kracht uit op het materiaal in de spannings- en afschuifrichtingen.Meet de dilatatie () die in het materiaal optreedt door alleen spanning toe te passen, en meet vervolgens de dilatatie () die alleen in het materiaal optreedt bij toepassing van afschuiving.
Methode 3 van 3: Voer de berekeningen uit
Bereken de bruto module. Deze waarde drukt de sterkte van het materiaal uit wanneer de externe kracht in axiale richting wordt uitgeoefend, waardoor spanning ontstaat. De externe druk (kracht maal het oppervlak waarover de kracht wordt uitgeoefend, uitgedrukt in) uitgeoefend op het materiaal is gelijk aan de dilatatie (zonder maateenheid) maal de bruto modulus (uitgedrukt in). Zoals, de bruto module wordt bepaald te worden gedeeld door.
Bepaal de afschuifmodulus. Deze waarde drukt de sterkte van het materiaal uit wanneer een externe kracht wordt uitgeoefend in de loodrechte richting, waardoor vervorming ontstaat. De externe druk (kracht maal het oppervlak waarover de kracht wordt uitgeoefend, uitgedrukt in) uitgeoefend op het materiaal is gelijk aan de dilatatie (zonder maateenheid) maal de afschuifmodulus (uitgedrukt in). Zoals, wordt bepaald dat de bruto module wordt gedeeld door.
Bepaal de Young-modulus. Het belasten van een materiaal zal resulteren in een proportionele vervorming, en vice versa. De module van Young beschrijft de relatie tussen spanning en vervorming die erin aanwezig is. Dit is een lineaire relatie die verband houdt met de vloeispanning. De modulus van Young is gelijk aan de spanning gedeeld door de geleden vervorming.
Tips
- Wanneer u externe krachten op het materiaal uitoefent om de verandering in proportioneel volume te meten, moet u de meting niet overdrijven tot het punt waarop het materiaal de vloeispanning overschrijdt. De resulterende permanente vervorming zal in dit geval de verkregen gegevens ongeldig maken.
- Een externe sinusvormige kracht om de verandering in proportioneel volume te meten, zal nauwkeurigere waarden voor vloeispanningen opleveren dan wanneer een homogene externe kracht wordt toegepast.
