โมดูลัสของเด็กและความหมายทางกายภาพพื้นฐาน

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 05:43

โมดูลัสของความยืดหยุ่นตามยาวของวัสดุโครงสร้างหรือโมดูลัสของ Young เป็นปริมาณทางกายภาพที่ระบุคุณสมบัติของวัสดุที่รับรองความต้านทานต่อการเสียรูปที่เกิดขึ้นในทิศทางตามยาว

พารามิเตอร์ระบุระดับความแข็งแกร่งของวัสดุเฉพาะ

ชื่อของโมดูลสอดคล้องกับชื่อของ Thomas Young นักฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษที่มีชื่อเสียงที่ศึกษากระบวนการบีบอัดและความตึงของวัสดุที่เป็นของแข็ง ปริมาณทางกายภาพนี้แสดงด้วยตัวอักษรละติน E โมดูลัสของ Young ถูกวัดเป็น Pascals

โมดูลัสของ Young หรือโมดูลัสของความยืดหยุ่นตามยาว ใช้ในการคำนวณต่างๆ ในการทดสอบวัสดุสำหรับระดับของการเปลี่ยนรูปในแรงกดอัด รวมถึงการดัดงอ

ต้องบอกว่าวัสดุโครงสร้างที่ใช้แล้วส่วนใหญ่มีลักษณะดัชนีโมดูลัสของ Young ที่มีมูลค่ามากพอ ซึ่งตามกฎแล้วจะอยู่ที่ 10⁹ ป. ดังนั้น เพื่อความสะดวกในการคำนวณและการบันทึก จึงใช้ "giga" (GPa) นำหน้าหลายคำ

ด้านล่างคือค่าโมดูลัสของ Young สำหรับบางคนวัสดุโครงสร้างซึ่งมักใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติต่างๆ ความทนทานของโครงสร้างอาคารและวัตถุอื่นๆ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติความแข็งแรง

ตามตารางด้านบน โมดูลัสสูงสุดเป็นของเหล็ก และต่ำสุดคือไม้

มูลค่าโมดูลัสของ Young สำหรับวัสดุโครงสร้างบางอย่าง

ชื่อวัสดุ	อินดิเคเตอร์ E, [เกรดเฉลี่ย]	ชื่อวัสดุ	อินดิเคเตอร์ E, [เกรดเฉลี่ย]
chrome	300	ทองเหลือง	95
นิกเกิล	210	ดูราลูมิน	74
เหล็ก	200	อลูมิเนียม	70
เหล็กหล่อ	120	แก้ว	70
chrome	110	กระป๋อง	35
เหล็กหล่อเทา	110	คอนกรีต	20
ซิลิกอน	110	ตะกั่ว	18
บรอนซ์	100	ต้นไม้	10

การกำหนดกราฟิกของโมดูลัสของ Young ทำได้โดยใช้แผนภาพความเค้นพิเศษ ซึ่งแสดงเส้นโค้งที่ได้จากการทดสอบความแข็งแรงซ้ำๆ ของวัสดุเดียวกัน

ในกรณีนี้ ความหมายทางกายภาพของโมดูลัสของ Young คือการหาอัตราส่วนทางคณิตศาสตร์ของความเค้นปกติกับค่าที่สอดคล้องกันตัวบ่งชี้การเปลี่ยนรูปในบางส่วนของไดอะแกรมจนถึงขีดจำกัดสัดส่วนที่กำหนดโดยเฉพาะ σ_pc

ในรูปแบบของนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ โมดูลัสของ Young จะมีลักษณะดังนี้: E=σ/ε=tgα

ควรกล่าวด้วยว่าโมดูลัสของ Young เป็นปัจจัยเชิงสัดส่วนในคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของกฎของ Hooke ซึ่งมีลักษณะดังนี้: σ=Eε

ดังนั้น ความสัมพันธ์โดยตรงของโมดูลัสความยืดหยุ่นกับลักษณะเฉพาะที่วัดได้ของหน้าตัดของวัสดุที่เข้าร่วมในการทดสอบความแข็งจะแสดงโดยใช้ตัวชี้วัด เช่น EA และ E1

EA เป็นหน่วยวัด ความฝืดต้านแรงดึงของวัสดุในส่วนตัดขวาง โดยที่ A คือค่าของพื้นที่หน้าตัดของแกน

E1 คือความฝืดดัดของวัสดุในส่วนตัดขวาง โดยที่ 1 คือค่าของโมเมนต์ความเฉื่อยในแนวแกนที่เกิดขึ้นในส่วนตัดขวางของวัสดุที่ทำการทดสอบ

ดังนั้น โมดูลัสของ Young จึงเป็นตัวบ่งชี้สากลที่ช่วยให้คุณระบุคุณสมบัติความแข็งแรงของวัสดุได้จากหลายด้าน