Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Než použijete jakýkoliv materiál ve stavebních pracích, měli byste se seznámit s jeho fyzikálními vlastnostmi, abyste věděli, jak s nimi pracovat, jaký mechanický efekt bude pro něj přijatelný a tak dále. Jednou z důležitých vlastností, které jsou často věnovány pozornost, je modul pružnosti.
Níže se zabýváme samotným pojetím, jakož i touto hodnotou ve vztahu k jednomu z nejoblíbenějších materiálů ve stavebnictví a opravárenství - oceli. Tyto ukazatele budou také uvažovány v jiných materiálech, v zájmu příkladu.
Modul pružnosti - co to je?
Modul pružnosti jakéhokoliv materiálu se nazývá soubor fyzikálních veličin, které charakterizují schopnost pevného tělesa pružně se deformovat za podmínek působení síly. Vyjadřuje se písmenem E. Tak to bude uvedeno ve všech tabulkách, které budou v článku dále uvedeny.
Nelze tvrdit, že existuje pouze jeden způsob, jak zjistit hodnotu pružnosti. Různé přístupy ke studiu této hodnoty vedly k tomu, že existuje několik různých přístupů najednou. Níže jsou uvedeny tři hlavní způsoby výpočtu výkonnosti této charakteristiky pro různé materiály:
Youngův modul (E) popisuje odpor materiálu vůči jakémukoliv napětí nebo stlačení během elastické deformace. Youngova varianta je určena poměrem napětí ke kompresnímu napětí. Obvykle se nazývá jen modul pružnosti.- Modul smyku (G), také nazývaný modul tuhosti . Tato metoda odhaluje schopnost materiálu odolávat jakékoli změně tvaru, ale pod podmínkou, že si zachovává svou normu. Modul smyku je vyjádřen jako poměr smykového napětí ke smykovému namáhání, který je definován jako změna pravého úhlu mezi existujícími rovinami vystavenými tangenciálním napětím. Mimochodem, modul pružnosti ve smyku je jednou ze složek fenoménu viskozity.
- Objemový modul (K), označovaný také jako modul objemové komprese . Tato volba indikuje schopnost objektu z jakéhokoliv materiálu měnit svůj objem v případě, že je vystaven všestrannému normálnímu napětí, které je stejné ve všech směrech. Tato varianta je vyjádřena poměrem velikosti objemového napětí k velikosti relativní objemové komprese.
- Existují i další ukazatele elasticity, které jsou měřeny v jiných hodnotách a vyjádřeny v jiných vztazích. Další velmi známé a populární varianty parametrů pružnosti jsou parametry Lame nebo Poissonův poměr .
Tabulka ukazatelů elasticity materiálů
Předtím, než přistoupíme přímo k této charakteristice oceli, nejprve uvažujme jako příklad a další informace tabulku obsahující údaje o této hodnotě ve vztahu k ostatním materiálům. Data se měří v MPa .
Modul pružnosti různých materiálů
Jak je vidět z výše uvedené tabulky, tato hodnota se liší pro různé materiály, kromě toho se indikátor liší, pokud uvažujeme jednu nebo jinou verzi výpočtu tohoto ukazatele. Každý si může zvolit možnost studia ukazatelů, což je pro něj vhodnější. Může být vhodnější zvážit Youngův modul, protože je v tomto ohledu častěji používán k charakterizaci konkrétního materiálu.
Poté, co jsme se stručně seznámili s daty této charakteristiky jiných materiálů, přistoupíme přímo k charakteristice samostatné oceli.
Nejprve se podívejme na suché číslice a odvodíme různé ukazatele této charakteristiky pro různé typy ocelových a ocelových konstrukcí:
- Modul pružnosti (E) pro odlitky, za tepla válcované výztuže ocelí, označované jako čl. 3 a čl. 1 písm. 5 se rovná 2, 1 * 106 kg / cm2.
- U ocelí jako 25G2S a 30HG2S je tato hodnota 2 * 106 kg / cm 2.
- U periodického profilového drátu a za studena taženého kulatého drátu je taková hodnota pružnosti rovna 1, 8 * 106 kg / cm2. U za studena zploštělých indikátorů výztuže jsou podobné.
- U lan a svazků drátu s vysokou pevností je hodnota 2, 10 6 kg / cm 2
- U ocelových spirálových lan a lan s kovovým jádrem je hodnota 1, 5 · 10 4 kg / cm 2, zatímco u kabelů s organickým jádrem tato hodnota nepřesahuje 1, 3 · 10 6 kg / cm 2.
- Modul smyku (G) pro válcovanou ocel je 8, 4 · 10 6 kg / cm 2.
- A konečně, Poissonův poměr pro ocel je roven 0, 3
Toto jsou obecné údaje pro výrobky z oceli a oceli. Každá hodnota byla vypočtena podle všech fyzikálních pravidel a s přihlédnutím ke všem existujícím vztahům, které slouží k odvození hodnot této charakteristiky.
Níže jsou uvedeny všechny obecné informace o této charakteristice oceli. Hodnoty budou udávány jak z hlediska Youngova modulu, tak z hlediska smykového modulu, a to jak v některých jednotkách měření (MPa), tak v jiných (kg / cm2, Newton * m2).
Ocel a několik různých značek
| Materiál | Indikátory modulu pružnosti (E, G; N * m2, kg / cm 2, MPa) |
| Ocel | 20, 6 * 10 10 newton * meter 2 |
| Uhlíková ocel | Е = (2, 0… 2, 1) * 10 5 MPa; G = (8, 0 … 8, 1) * 10 4 MPa |
| Ocel 45 | E = 2, 0 x 10 MPa; G = 0, 8.105 MPa |
| Ocel 3 | E = 2, 1.105 MPa; G = 0, 8.105 MPa |
| Legovaná ocel | Е = (2, 1… 2, 2) x 10 5 MPa; G = (8, 0 … 8, 1) * 10 4 MPa |
Hodnoty elasticity se od sebe liší, protože existuje několik modulů najednou, které se počítají a počítají odlišně. Vidíte, že se v zásadě příliš neliší, což je ve prospěch různých studií pružnosti různých materiálů. Ale nemusíte jít hluboko do všech výpočtů, vzorců a hodnot, protože stačí zvolit určitou hodnotu pružnosti, abyste se na ni mohli v budoucnu zaměřit.
Mimochodem, pokud nevyjádříte všechny hodnoty numerickými vztahy, ale vezmete je okamžitě a spočítáte je úplně, pak bude tato vlastnost oceli rovna: E = 200000 MPa nebo E = 2 039 000 kg / cm 2 .
Tyto informace pomohou vypořádat se se samotnou koncepcí modulu pružnosti a seznámit se se základními hodnotami této charakteristiky pro ocel, výrobky z oceli, jakož i pro několik dalších materiálů.
Je třeba mít na paměti, že ukazatele modulu pružnosti se liší pro různé slitiny oceli a pro různé ocelové konstrukce, které obsahují ve svém složení a dalších sloučeninách. Ale i v takových podmínkách lze pozorovat, že se ukazatele liší jen nepatrně. Velikost modulu pružnosti oceli prakticky závisí na konstrukci. obsah uhlíku. Metoda horkého nebo studeného zpracování oceli také nemůže výrazně ovlivnit toto číslo.