Sisältö
Kun mietit tukevia materiaaleja, jotka tukevat siltaa tai rakennusta, et ehkä ajattele joustavuutta. Materiaalien kimmoisuuden määrittämisessä Youngin moduuli määrittää jännityksen ja rasituksen. Tämä joustavuuden mekaaninen ominaisuus ennustaa, kuinka tukeva materiaali muodonmuuttuu tietyllä voimalla. Koska jännityksen ja jännityksen välillä on suora verrannollinen suhde, kuvaaja kuvaa vetolujuuden ja jännityksen välistä suhdetta.
Youngin Modulus-laskelmat liittyvät joustavuuteen
Laskelmat Youngin moduulista riippuvat käytetystä voimasta, materiaalin tyypistä ja materiaalin pinta-alasta. Väliaineen jännitys liittyy käytetyn voiman suhteeseen suhteessa poikkileikkauspinta-alaan. Kanta huomioi myös materiaalin pituuden muutoksen suhteessa sen alkuperäiseen pituuteen.
Ensin mitat aineen alkuperäisen pituuden. Mikrometrin avulla tunnistetaan materiaalin poikkileikkauspinta-ala. Mittaa sitten samalla mikrometrillä aineen eri halkaisijat. Seuraavaksi määritä käytetty voima erilaisilla uramassoilla.
Koska komponentit ulottuvat eri pituuksilla, määritä pituus Vernier-asteikolla. Piirrä lopuksi eripituiset mitat käytettyihin voimiin nähden. Youngin moduuliyhtälö on E = vetolujuus / vetojännitys = (FL) / (A * muutos L: ssä), jossa F on käytetty voima, L on alkupituus, A on neliöpinta-ala ja E on Youngin moduuli Pascalissa (Pa). Kaaviota käyttämällä voit määrittää, osoittaako materiaali joustavuutta.
Asiaankuuluvat sovellukset Youngin Modulukselle
Vetokoe auttaa tunnistamaan materiaalien jäykkyys Youngin moduulilaskelmilla. Harkitse kuminauhaa. Kun venytät kuminauhaa, käytät voimaa sen pidentämiseen. Jossain vaiheessa kuminauha taipuu, muodonmuutos tai murtuu.
Tällä tavalla vetolujuus testaa eri materiaalien kimmoisuutta. Tämäntyyppinen tunnistus luokittelee pääasiassa elastisen tai muovisen käytöksen. Siksi materiaalit ovat joustavia, kun ne muodonmuutos ovat riittävät palaamaan alkuperäiseen tilaan. Materiaalin muovi käyttäytyminen osoittaa kuitenkin palautumattoman muodonmuutoksen.
Jos materiaaleilla on paljon voimaa, tapahtuu lopullinen lujuuspiste. Eri materiaaleilla on korkeampi tai alempi Youngin moduuliarvo. Kokeellisella vetokokeella materiaalit, kuten nylon, paljastavat korkeamman Youngin moduulin 48 MegaPascal (MPa): ssa osoittaen erinomaisen materiaalin vahvojen elementtien luomiseksi. Alumidi-, lasitäytetyllä nylonilla ja hiilimidillä on myös korkea Youngin moduuli-arvo, 70 MPa, mikä tekee niistä hyödyllisiä vielä lujemmille komponenteille. Nykyaikainen lääketieteellinen tekniikka käyttää näitä materiaaleja ja vetokokeita turvallisten implanttien kehittämiseen.