Modulul de deformare a oțelului și elasticitatea acestuia

Concepte generale

Modulul de elasticitate (modulul lui Young) este un indicator al proprietăților mecanice ale materialului, care caracterizează rezistența sa la tulpina de efort. Cu alte cuvinte, aceasta este plasticitatea materialului. Cu cât este mai mare modulul de elasticitate, cu atât tijă va fi mai puțin tensionată sub alte sarcini egale (suprafața secțiunii transversale, dimensiunea sarcinii etc.).

Modulul lui Young în teoria elasticității este notat cu litera E. Este o componentă a legii lui Hooke (privind deformarea corpurilor elastice). Această valoare conectează stresul care apare în eșantion și deformarea sa.

Această valoare este măsurată în conformitate cu sistemul internațional standard de unități în MPa (Megapascal). Însă, în practică, inginerii sunt mai înclinați să folosească dimensiunea kgf / cm2.

Experimental, acest indicator este determinat în laboratoarele științifice. Esența acestei metode este ruperea probelor de materiale asemănătoare unei gantere pe echipamente speciale. După ce au învățat alungirea și tensiunea la care eșantionul sa prăbușit, ei împart datele variabile unul în celălalt. Cantitatea rezultată u este modulul de elasticitate al lui Young.

Astfel se determină numai modulul Young al materialelor elastice: cupru, oțel și așa mai departe. Materialele fragile sunt comprimate până când apar fisuri: beton, fontă și altele asemenea.

Proprietăți mecanice

Numai atunci când se lucrează la tensiune sau compresiune, modulul de elasticitate al lui Young contribuie la ghicirea comportamentului unui anumit material. Dar când se îndoaie, taie, zdrobește și alte încărcături, va trebui să introduceți parametri suplimentari:

1. Rigiditatea este produsul profilului transversal al modulului de elasticitate. Prin această valoare, se poate judeca plasticitatea unității structurale în ansamblu, și nu materialul separat. Unitatea de măsură este kilograme de forță.
2. Elongația longitudinală este raportul dintre alungirea absolută a materialului de probă și lungimea sa totală. De exemplu, o tijă cu o lungime de 200 milimetri a aplicat o forță. Ca urmare, a devenit mai scurt cu 5 milimetri. Ca rezultat, alungirea relativă va fi de 0,05. Această cantitate este fără dimensiuni. Pentru o percepție mai confortabilă, uneori este tradusă ca procent.
3. Elongația transversală se calculează exact în același mod ca și alungirea longitudinală, dar în loc de lungime se ia diametrul tijei. S-a stabilit experimental că pentru o cantitate mai mare de material, transversal este mai mic decât alungirea longitudinală de aproximativ 4 ori.
4. Raportul lui Poisson. Această relație este relativă longitudinală la deformarea transversală relativă. Cu ajutorul acestei valori, este posibilă descrierea completă a modificării formei sub influența încărcăturii.
5. Modulul de forfecare descrie proprietățile elastice sub influența proprietăților tangențiale asupra eșantionului. Cu alte cuvinte, atunci când vectorul de forță este direcționat către suprafața corpului la 90 de grade. Un exemplu de astfel de încărcături este lucrarea de cuie pentru zdrobire, nituire pe o felie etc. Acest parametru este legat de viscozitatea materialului.
6. Modulul de elasticitate a volumului caracterizează modificarea volumului probei pentru o aplicare uniformă a încărcăturii. Această valoare este raportul dintre presiunea volum-la-tensiune și compresia volumului. De exemplu, se poate lua în considerare un material scufundat în apă, care este afectat de presiunea lichidului pe întreaga sa suprafață.

Pe lângă toate cele de mai sus, trebuie menționat faptul că, în funcție de direcția de încărcare, unele materiale au proprietăți mecanice diferite. Astfel de materiale sunt numite anisotropice. Exemple sunt țesăturile, unele tipuri de piatră, materiale plastice stratificate, lemn și așa mai departe.

În materiale izotropice, proprietățile mecanice și deformarea sunt elastice în orice direcție. Astfel de materiale includ metale: aluminiu, cupru, fontă, oțel etc., precum și cauciuc, beton, pietre naturale, materiale plastice care nu sunt laminate.

Modulul de elasticitate

Este demn de remarcat faptul că această variabilă este instabilă. Chiar și pentru un singur material, acesta poate avea o valoare diferită în funcție de punctele în care a fost aplicată forța. Unele materiale elastice din plastic au o valoare aproape constantă a modulului de elasticitate atunci când lucrează atât pe tensiune cât și pe compresiune: oțel, aluminiu, cupru. Și există, de asemenea, astfel de situații când această valoare este măsurată prin forma profilului.

Unele valori (valoarea este în milioane de kgf / cm2):

1. Aluminiu - 0,7.
2. Lemnul din fibre este de 0,005.
3. Lemnul de-a lungul fibrelor - 0.1.
4. Beton - 0,02.
5. Montarea pietrei de granit - 0,09.
6. Caramida din zidărie - 0,03.
7. Bronz - 1,00.
8. Brass - 1.01.
9. Fontă gri - 1,16.
10. Castron alb - 1,15.

Diferența dintre indicii modulului elastic pentru oțeluri în funcție de gradele lor:

1. Oțel rulment (SHKh-15) - 2,1.
2. Arc (60C2) și ștanțare (9ХМФ) - 2,03.
3. Oțel inoxidabil (12X18H10T) - 2,1.
4. Aliaj slab (40Х, 30XГСА) - 2,05.
5. Calitatea obișnuită (articolul 6, articolul 3) - 2,00.
6. Construcție de înaltă calitate (45,20) - 2,01.

Această valoare variază, de asemenea, în funcție de tipul de închiriere:

1. Cablu cu miez de metal - 1,95.
2. Cablul este împletit - 1,9.
3. Sârma de înaltă rezistență - 2,1.

După cum se poate observa, abaterile în valorile modulului de tensionare elastică au devenit nesemnificative. Din acest motiv majoritatea inginerilor, în calculele lor, neglijează erorile și iau valoarea de 2,00.