Modulus keanjalan aluminium kg cm2. Dikira rintangan dan moduli keanjalan untuk pelbagai bahan binaan

Modulus dan ricih Young, nilai nisbah Poisson (Jadual). Jadual modulus keanjalan bahan jadual

Modulus keanjalan untuk keluli dan juga untuk bahan lain

Sebelum anda menggunakan apa-apa bahan dalam kerja pembinaan, anda harus membiasakan diri dengan ciri fizikalnya untuk mengetahui cara mengendalikannya, kesan mekanikal yang boleh diterima untuknya, dan sebagainya. Salah satu ciri penting yang sering diberi perhatian ialah modulus keanjalan.

Di bawah ini kita mempertimbangkan konsep itu sendiri, serta nilai ini berhubung dengan salah satu bahan yang paling popular dalam kerja pembinaan dan pembaikan - keluli. Penunjuk ini juga akan dipertimbangkan untuk bahan lain, demi contoh.

Modulus keanjalan - apakah itu?

Modulus keanjalan bahan ialah satu set kuantiti fizik yang mencirikan keupayaan jasad pepejal untuk berubah bentuk secara elastik di bawah keadaan penggunaan daya padanya. Ia dinyatakan oleh huruf E. Jadi ia akan disebut dalam semua jadual yang akan pergi lebih jauh dalam artikel itu.

Ia tidak boleh dipertikaikan bahawa hanya ada satu cara untuk menentukan nilai keanjalan. Pendekatan yang berbeza untuk kajian kuantiti ini telah membawa kepada fakta bahawa terdapat beberapa pendekatan yang berbeza sekaligus. Di bawah ialah tiga cara utama untuk mengira penunjuk ciri ini untuk bahan yang berbeza:

• Modulus Young (E) menerangkan tentang rintangan bahan terhadap sebarang regangan atau mampatan di bawah ubah bentuk anjal. Varian Muda ditentukan oleh nisbah tegasan kepada terikan mampatan. Ia biasanya dirujuk hanya sebagai modulus keanjalan.
• Modulus ricih (G), juga dipanggil modulus kekakuan. Kaedah ini mendedahkan keupayaan bahan untuk menahan sebarang perubahan bentuk, tetapi di bawah syarat mengekalkan normanya. Modulus ricih dinyatakan sebagai nisbah tegasan ricih kepada terikan ricih, yang ditakrifkan sebagai perubahan sudut tegak antara satah yang ada tertakluk kepada tegasan ricih. Modulus ricih, dengan cara itu, adalah salah satu komponen fenomena seperti kelikatan.
• Modulus pukal (K), yang juga dirujuk sebagai modulus pukal. Varian ini menandakan keupayaan objek yang diperbuat daripada sebarang bahan untuk menukar isipadunya jika ia tertakluk kepada tegasan normal serba, yang adalah sama dalam semua arahnya. Varian ini dinyatakan dengan nisbah tegasan isipadu kepada pemampatan isipadu relatif.
• Terdapat juga penunjuk keanjalan lain, yang diukur dalam kuantiti lain dan dinyatakan dalam nisbah lain. Pilihan lain yang masih sangat terkenal dan popular untuk penunjuk keanjalan ialah parameter Lame atau nisbah Poisson.

Jadual penunjuk keanjalan bahan

Sebelum meneruskan terus kepada ciri keluli ini, mari kita pertimbangkan dahulu, sebagai contoh dan maklumat tambahan, jadual yang mengandungi data tentang nilai ini berhubung dengan bahan lain. Data diukur dalam MPa.

Modulus keanjalan pelbagai bahan

Seperti yang anda lihat dari jadual di atas, nilai ini berbeza untuk bahan yang berbeza, lebih-lebih lagi, penunjuk berbeza jika satu atau satu lagi pilihan untuk mengira penunjuk ini diambil kira. Setiap orang bebas untuk memilih dengan tepat pilihan untuk mengkaji penunjuk yang paling sesuai dengannya. Mungkin lebih baik untuk mempertimbangkan modulus Young, kerana ia lebih kerap digunakan secara khusus untuk mencirikan bahan tertentu dalam hal ini.

Selepas kita berkenalan secara ringkas dengan data ciri ini bahan lain, kita akan meneruskan terus ke ciri keluli secara berasingan.

Sebagai permulaan, mari beralih kepada nombor kering dan dapatkan pelbagai penunjuk ciri ini untuk pelbagai jenis keluli dan struktur keluli:

• Modulus keanjalan (E) untuk tuangan, tetulang gelek panas daripada gred keluli yang dirujuk sebagai St.3 dan St. 5 bersamaan dengan 2.1*106 kg/cm^2.
• Untuk keluli seperti 25G2S dan 30KhG2S, nilai ini ialah 2 * 106 kg / cm ^ 2.
• Untuk dawai profil berkala dan dawai bulat ditarik sejuk, terdapat nilai keanjalan yang sama dengan 1.8 * 106 kg / cm ^ 2. Untuk tetulang leper sejuk, penunjuk adalah serupa.
• Untuk helai dan berkas wayar berkekuatan tinggi, nilainya ialah 2 10 6 kg / cm ^ 2
• Bagi tali lingkaran keluli dan tali dengan teras logam, nilainya ialah 1.5·10 4 kg/cm^2, manakala bagi tali dengan teras organik, nilai ini tidak melebihi 1.3·10 6 kg/cm^2.
• Modulus ricih (G) untuk keluli tergelek ialah 8.4·10 6 kg/cm^2.
• Dan akhirnya, nisbah Poisson untuk keluli adalah sama dengan 0.3

Ini adalah data umum yang diberikan untuk jenis produk keluli dan keluli. Setiap nilai telah dikira mengikut semua peraturan fizikal dan mengambil kira semua hubungan yang tersedia yang digunakan untuk memperoleh nilai ciri ini.

Semua maklumat umum tentang ciri keluli ini akan diberikan di bawah. Nilai akan diberikan kedua-dua dalam modulus Young dan dalam modulus ricih, kedua-duanya dalam satu unit ukuran (MPa) dan dalam satu lagi (kg/cm2, newton*m2).

Keluli dan beberapa gred berbeza

Nilai indeks keanjalan keluli berbeza-beza, kerana terdapat beberapa modul sekaligus, yang dikira dan dikira dengan cara yang berbeza. Seseorang boleh melihat hakikat bahawa, pada dasarnya, penunjuk tidak banyak berbeza, yang memberi kesaksian memihak kepada kajian yang berbeza tentang keanjalan pelbagai bahan. Tetapi ia tidak berbaloi untuk mendalami semua pengiraan, formula dan nilai, kerana sudah cukup untuk memilih nilai keanjalan tertentu untuk dipandu olehnya pada masa hadapan.

Dengan cara ini, jika anda tidak menyatakan semua nilai dengan nisbah berangka, tetapi ambil serta-merta dan hitungkannya sepenuhnya, maka ciri keluli ini akan sama dengan: E \u003d 200000 MPa atau E \u003d 2,039,000 kg / cm ^ 2.

Maklumat ini akan membantu anda memahami konsep modulus keanjalan, serta membiasakan diri dengan nilai utama ciri ini untuk keluli, produk keluli, serta untuk beberapa bahan lain.

Perlu diingat bahawa penunjuk modulus elastik adalah berbeza untuk aloi keluli yang berbeza dan untuk struktur keluli yang berbeza yang mengandungi sebatian lain dalam komposisinya. Tetapi walaupun dalam keadaan sedemikian, seseorang dapat melihat fakta bahawa penunjuk tidak banyak berbeza. Nilai modulus keanjalan keluli secara praktikal bergantung kepada struktur. serta kandungan karbon. Kaedah pemprosesan keluli panas atau sejuk juga tidak boleh menjejaskan penunjuk ini.

stanok.guru

tehtab.ru

Modulus dan ricih muda, nilai nisbah Poisson (Jadual)

Sifat anjal badan

Berikut ialah jadual carian untuk pemalar yang biasa digunakan; jika dua daripadanya diketahui, maka ini cukup memadai untuk menentukan sifat keanjalan pepejal isotropik homogen.

Modulus muda atau modulus keanjalan dalam dynes/cm2.

Modulus ricih atau modulus kilasan G dalam dyne/cm2.

Modulus mampatan atau modulus pukal K dalam dyne/cm2.

Isipadu kebolehmampatan k=1/K/.

Nisbah Poisson µ adalah sama dengan nisbah mampatan relatif melintang kepada tegangan relatif membujur.

Untuk bahan pepejal isotropik homogen, hubungan berikut antara pemalar ini berlaku:

G = E / 2(1 + μ) - (α)

μ = (E / 2G) - 1 - (b)

K = E / 3(1 - 2μ) - (c)

Nisbah Poisson adalah positif, dan nilainya biasanya dalam julat dari 0.25 hingga 0.5, tetapi dalam beberapa kes ia mungkin melebihi had ini. Tahap persetujuan antara nilai yang diperhatikan µ dan yang dikira dengan formula (b) ialah penunjuk isotropi bahan.

Jadual nilai untuk Modulus Muda, Modulus Ricih dan Nisbah Poisson

Nilai yang dikira daripada hubungan (a), (b), (c) diberikan dalam huruf condong.

Keputusan eksperimen yang diberikan di bawah merujuk kepada bahan makmal biasa, terutamanya wayar.

infotables.ru

Modulus keanjalan (Modulus Muda) | dunia kimpalan

Modulus elastik

Modulus keanjalan (Modulus Muda) E - mencirikan rintangan bahan kepada tegangan / mampatan di bawah ubah bentuk keanjalan, atau sifat objek untuk berubah bentuk sepanjang paksi apabila daya dikenakan sepanjang paksi ini; ditakrifkan sebagai nisbah tegasan kepada pemanjangan. Modulus Young sering dirujuk sebagai modulus keanjalan.

1 kgf/mm2 = 10-6 kgf/m2 = 9.8 106 N/m2 = 9.8 107 dina/cm2 = 9.81 106 Pa = 9.81 MPa

kesusasteraan

1. Buku rujukan fizikal dan teknikal ringkas. T.1 / Di bawah umum. ed. K.P. Yakovlev. Moscow: FIZMATGIZ. 1960. - 446 hlm.
2. Buku rujukan mengenai kimpalan logam bukan ferus / S.M. Gurevich. Kyiv: Naukova Dumka. 1981. 680 hlm.
3. Buku panduan fizik asas / N.N. Koshkin, M.G. Shirkevich. M., Sains. 1976. 256 hlm.
4. Jadual kuantiti fizik. Buku Panduan / Ed. I.K. Kikoin. M., Atomizdat. 1976, 1008 hlm.

weldworld.com

SIFAT MEKANIKAL LOGAM | Ensiklopedia Di Seluruh Dunia

SIFAT MEKANIKAL LOGAM. Apabila daya atau sistem daya bertindak ke atas sampel logam, ia bertindak balas terhadap ini dengan menukar bentuknya (ubah bentuk). Pelbagai ciri yang menentukan kelakuan dan keadaan akhir sampel logam, bergantung kepada jenis dan keamatan daya, dipanggil sifat mekanikal logam.

Keamatan daya yang bertindak ke atas sampel dipanggil tegasan dan diukur sebagai jumlah daya dibahagikan dengan kawasan di mana ia bertindak. Ubah bentuk difahami sebagai perubahan relatif dalam dimensi sampel yang disebabkan oleh tegasan yang dikenakan.

KEROSAKAN ELASTIK DAN PLASTIK, KEMUSNAHAN

Sekiranya tegasan yang dikenakan pada sampel logam tidak terlalu tinggi, maka ubah bentuknya ternyata menjadi elastik - sebaik sahaja tegasan dikeluarkan, bentuknya dipulihkan. Sesetengah struktur logam sengaja direka bentuk untuk berubah bentuk secara elastik. Jadi, mata air biasanya memerlukan ubah bentuk anjal yang agak besar. Dalam kes lain, ubah bentuk elastik diminimumkan. Jambatan, rasuk, mekanisme, peranti dibuat setegar mungkin. Ubah bentuk keanjalan sampel logam adalah berkadar dengan daya atau jumlah daya yang bertindak ke atasnya. Ini dinyatakan oleh Hukum Hooke, mengikut mana tegasan adalah sama dengan terikan kenyal didarab dengan faktor perkadaran malar yang dipanggil modulus keanjalan: s = eY, dengan s ialah tegasan, e ialah terikan elastik, dan Y ialah keanjalan. modulus (modulus Young). Moduli anjal bagi beberapa logam dibentangkan dalam Jadual. satu.

Menggunakan data dalam jadual ini, anda boleh mengira, sebagai contoh, daya yang diperlukan untuk meregangkan rod keluli dengan keratan rentas persegi dengan sisi 1 cm dengan 0.1% daripada panjangnya:

F = YґAґDL/L = 200,000 MPa ґ 1 cm2ґ0.001 = 20,000 N (= 20 kN)

Apabila tegasan dikenakan pada sampel logam yang melebihi had keanjalannya, ia menyebabkan ubah bentuk plastik (tidak dapat dipulihkan), yang membawa kepada perubahan bentuk yang tidak dapat dipulihkan. Tegasan yang lebih tinggi boleh menyebabkan kegagalan bahan.

Kriteria yang paling penting apabila memilih bahan logam yang memerlukan keanjalan yang tinggi ialah kekuatan hasil. Keluli spring terbaik mempunyai modulus keanjalan yang hampir sama dengan keluli bangunan termurah, tetapi keluli spring mampu menahan tegasan yang lebih besar, dan oleh itu ubah bentuk anjal yang jauh lebih besar tanpa ubah bentuk plastik, kerana ia mempunyai kekuatan hasil yang lebih tinggi.

Sifat plastik bahan logam (berbanding dengan keanjalan) boleh diubah melalui gabungan dan rawatan haba. Oleh itu, kekuatan hasil besi dengan kaedah yang sama boleh ditingkatkan 50 kali ganda. Besi tulen melepasi keadaan kecairan yang sudah pada tegasan tertib 40 MPa, manakala kekuatan hasil keluli yang mengandungi 0.5% karbon dan beberapa peratus kromium dan nikel, selepas dipanaskan hingga 950 ° C dan pengerasan, boleh mencapai 2000 MPa.

Apabila bahan logam dimuatkan melebihi kekuatan hasilnya, ia terus berubah bentuk secara plastis, tetapi menjadi lebih keras apabila ubah bentuk berlangsung, sehingga lebih banyak tekanan diperlukan untuk meningkatkan lagi ubah bentuk. Fenomena ini dipanggil ubah bentuk atau pengerasan mekanikal (dan pengerasan). Ia boleh ditunjukkan dengan memutar atau membengkokkan wayar logam berulang kali. Pengerasan kerja produk logam sering dilakukan di kilang. Loyang kepingan, dawai kuprum, rod aluminium boleh digulung sejuk atau ditarik sejuk mengikut kekerasan yang diperlukan untuk produk akhir.

Regangan.

Hubungan antara tegasan dan terikan untuk bahan sering disiasat dengan menjalankan ujian tegangan, dan dengan berbuat demikian, gambar rajah terikan diperoleh - graf dengan terikan diplot sepanjang paksi mengufuk dan tegasan diplot sepanjang paksi menegak (Rajah 1). Walaupun keratan rentas spesimen berkurangan (dan panjang bertambah) dalam ketegangan, tegasan biasanya dikira dengan merujuk daya kepada luas keratan rentas asal, dan bukannya pengurangan yang akan memberikan tegasan sebenar. Pada strain kecil, ini tidak penting, tetapi pada strain besar, ia boleh membawa kepada perbezaan yang ketara. Pada rajah. Rajah 1 menunjukkan lengkung tegasan terikan untuk dua bahan dengan kemuluran yang berbeza. (Keplastikan ialah keupayaan bahan untuk memanjang tanpa putus, tetapi juga tanpa kembali kepada bentuk asalnya selepas beban dikeluarkan.) Bahagian linear awal kedua-dua lengkung berakhir pada titik hasil, di mana aliran plastik bermula. Untuk bahan yang kurang mulur, titik tertinggi pada rajah, kekuatan tegangan muktamadnya, sepadan dengan kegagalan. Untuk bahan yang lebih mulur, kekuatan tegangan muktamad dicapai apabila kadar pengurangan keratan rentas semasa ubah bentuk menjadi lebih besar daripada kadar pengerasan terikan. Pada peringkat ini, semasa ujian, pembentukan "leher" (pengurangan dipercepatkan tempatan dalam keratan rentas) bermula. Walaupun kapasiti galas beban spesimen dikurangkan, bahan di leher terus mengeras. Ujian berakhir dengan pecah leher.

Nilai biasa kuantiti yang mencirikan kekuatan tegangan beberapa logam dan aloi dibentangkan dalam jadual. 2. Adalah mudah untuk melihat bahawa nilai ini untuk bahan yang sama boleh berbeza-beza bergantung pada pemprosesan.

Mampatan.

Sifat anjal dan plastik di bawah pemampatan biasanya sangat serupa dengan yang diperhatikan di bawah tegangan (Rajah 2). Lengkung hubungan antara tegasan nominal dan terikan nominal dalam mampatan melepasi atas lengkung yang sepadan untuk tegangan hanya kerana keratan rentas sampel tidak berkurangan, tetapi meningkat semasa mampatan. Jika, walau bagaimanapun, tegasan sebenar dan regangan sebenar diplot di sepanjang paksi graf, maka lengkung boleh dikatakan bertepatan, walaupun patah berlaku lebih awal dalam ketegangan.

Kekerasan.

Kekerasan bahan ialah keupayaannya untuk menahan ubah bentuk plastik. Memandangkan ujian tegangan memerlukan peralatan yang mahal dan memakan masa, ujian kekerasan yang lebih mudah sering dilakukan. Apabila menguji mengikut kaedah Brinell dan Rockwell, "indentor" (hujung yang mempunyai bentuk bola atau piramid) ditekan ke permukaan logam pada beban dan kelajuan pemuatan tertentu. Saiz cetakan kemudiannya diukur (selalunya dilakukan secara automatik) dan indeks kekerasan (nombor) ditentukan daripadanya. Lebih kecil cetakan, lebih besar kekerasan. Kekerasan dan kekuatan hasil adalah sedikit sebanyak ciri setanding: biasanya, apabila salah satu daripadanya meningkat, yang lain juga meningkat.

Seseorang mungkin mendapat tanggapan bahawa kekuatan dan kekerasan hasil maksimum sentiasa diingini dalam bahan logam. Sebenarnya, ini tidak berlaku, dan bukan sahaja atas sebab ekonomi (proses pengerasan memerlukan kos tambahan).

Pertama, bahan perlu dibentuk menjadi pelbagai produk, dan ini biasanya dilakukan menggunakan proses (menggulung, mengecap, menekan) di mana ubah bentuk plastik memainkan peranan penting. Walaupun semasa pemesinan pada mesin pemotong logam, ubah bentuk plastik adalah sangat ketara. Sekiranya kekerasan bahan terlalu besar, maka terlalu banyak daya diperlukan untuk memberikan bentuk yang diingini, akibatnya alat pemotong haus dengan cepat. Kesukaran seperti ini boleh dikurangkan dengan bekerja logam pada suhu tinggi apabila ia menjadi lebih lembut. Jika kerja panas tidak mungkin, maka penyepuhlindapan logam digunakan (pemanasan dan penyejukan perlahan).

Kedua, apabila bahan logam menjadi lebih keras, ia biasanya kehilangan kemulurannya. Dalam erti kata lain, bahan menjadi rapuh jika kekuatan hasilnya sangat tinggi sehingga ubah bentuk plastik tidak berlaku sehingga tegasan yang menyebabkan keretakan serta-merta. Pereka bentuk biasanya perlu memilih beberapa tahap kekerasan dan kemuluran pertengahan.

Kekuatan impak dan kerapuhan.

Keliatan adalah bertentangan dengan kerapuhan. Ini ialah keupayaan bahan untuk menahan patah dengan menyerap tenaga hentaman. Sebagai contoh, kaca rapuh kerana ia tidak dapat menyerap tenaga melalui ubah bentuk plastik. Dengan kesan yang sama tajam pada kepingan aluminium lembut, tegasan besar tidak timbul, kerana aluminium mampu ubah bentuk plastik, yang menyerap tenaga hentaman.

Terdapat banyak kaedah yang berbeza untuk menguji logam untuk kekuatan hentaman. Apabila menggunakan kaedah Charpy, sampel logam prismatik bertakuk digantikan dengan kesan bandul yang ditarik balik. Kerja yang dibelanjakan untuk pemusnahan sampel ditentukan oleh jarak pendulum melencong selepas hentaman. Ujian sedemikian menunjukkan bahawa keluli dan banyak logam berkelakuan sebagai rapuh pada suhu rendah, tetapi sebagai mulur pada suhu tinggi. Peralihan daripada gelagat rapuh kepada mulur sering berlaku dalam julat suhu yang agak sempit, yang titik tengahnya dipanggil suhu peralihan rapuh-mulur. Ujian impak lain juga menunjukkan kehadiran peralihan sedemikian, tetapi suhu peralihan yang diukur berbeza dari ujian ke ujian bergantung pada kedalaman takuk, saiz dan bentuk sampel, serta kaedah serta kelajuan pemuatan hentaman. Oleh kerana tiada jenis ujian yang meliputi julat penuh keadaan operasi, ujian impak hanya bernilai kerana ia membenarkan perbandingan bahan yang berbeza. Walau bagaimanapun, mereka memberikan banyak maklumat penting tentang kesan pengaloian, teknologi fabrikasi dan rawatan haba ke atas kecenderungan patah rapuh. Suhu peralihan untuk keluli, diukur menggunakan kaedah V-notch Charpy, boleh mencapai +90°C, tetapi dengan penambahan pengaloian dan rawatan haba yang sesuai, ia boleh dikurangkan kepada -130°C.

Keretakan keluli yang rapuh telah menjadi punca banyak kemalangan, seperti saluran paip pecah yang tidak dijangka, letupan bekas tekanan dan tangki simpanan, dan jambatan runtuh. Antara contoh yang paling terkenal ialah sejumlah besar kapal kelas Liberty yang badan kapalnya secara tidak disangka-sangka tercabut semasa belayar. Seperti yang ditunjukkan oleh penyiasatan, kegagalan kapal Liberty adalah disebabkan, khususnya, teknologi kimpalan yang tidak betul, yang meninggalkan tegasan dalaman, kawalan komposisi kimpalan yang lemah, dan kecacatan struktur. Maklumat yang diperoleh hasil daripada ujian makmal memungkinkan untuk mengurangkan dengan ketara kemungkinan kemalangan tersebut. Suhu peralihan rapuh-mulur bagi sesetengah bahan, seperti tungsten, silikon dan kromium, berada dalam keadaan normal yang jauh lebih tinggi daripada suhu bilik. Bahan sedemikian biasanya dianggap rapuh, dan ia boleh dibentuk oleh ubah bentuk plastik hanya apabila dipanaskan. Pada masa yang sama, kuprum, aluminium, plumbum, nikel, beberapa gred keluli tahan karat dan logam dan aloi lain tidak menjadi rapuh sama sekali apabila suhu diturunkan. Walaupun banyak yang telah diketahui tentang patah rapuh, fenomena ini masih belum boleh dianggap difahami sepenuhnya.

Keletihan.

Keletihan ialah pemusnahan struktur di bawah tindakan beban kitaran. Apabila bahagian dibengkokkan ke satu arah atau yang lain, permukaannya secara bergilir-gilir tertakluk kepada mampatan dan ketegangan. Dengan bilangan kitaran pemuatan yang cukup besar, kegagalan boleh menyebabkan tegasan yang jauh lebih rendah daripada yang kegagalan berlaku dalam kes pemuatan tunggal. Tegasan berselang-seli menyebabkan ubah bentuk plastik setempat dan pengerasan kerja bahan, mengakibatkan keretakan kecil berlaku dari semasa ke semasa. Kepekatan tegasan berhampiran hujung rekahan tersebut menyebabkan mereka membesar. Pada mulanya, retakan tumbuh dengan perlahan, tetapi apabila keratan rentas beban berkurangan, tegasan pada hujung retakan meningkat. Dalam kes ini, retakan tumbuh lebih cepat dan lebih cepat dan, akhirnya, serta-merta merebak ke seluruh bahagian bahagian. Lihat juga MEKANISME KEMUSNAHAN.

Keletihan adalah punca paling biasa kegagalan struktur di bawah keadaan operasi. Terutamanya terdedah kepada ini adalah bahagian mesin yang beroperasi di bawah keadaan pemuatan kitaran. Dalam industri pesawat, keletihan ternyata menjadi isu yang sangat penting disebabkan oleh getaran. Untuk mengelakkan kegagalan keletihan, adalah perlu untuk kerap memeriksa dan menggantikan bahagian pesawat dan helikopter.

merayap.

Rayapan (atau rayapan) ialah peningkatan perlahan dalam ubah bentuk plastik logam di bawah beban tetap. Dengan kemunculan enjin jet, turbin gas dan roket, sifat bahan pada suhu tinggi menjadi semakin penting. Dalam banyak bidang teknologi, pembangunan selanjutnya dikekang oleh batasan yang berkaitan dengan sifat mekanikal suhu tinggi bahan.

Pada suhu biasa, ubah bentuk plastik berlaku hampir serta-merta sebaik sahaja tegasan yang sesuai dikenakan, dan meningkat sedikit selepas itu. Pada suhu tinggi, logam bukan sahaja menjadi lebih lembut, tetapi juga berubah bentuk sedemikian rupa sehingga ubah bentuk terus berkembang mengikut masa. Ubah bentuk yang bergantung kepada masa ini, atau rayapan, boleh mengehadkan hayat struktur yang mesti beroperasi pada suhu tinggi untuk jangka masa yang panjang.

Lebih besar tekanan dan lebih tinggi suhu, lebih besar kadar rayapan. Lengkung rayapan biasa ditunjukkan dalam rajah. 3. Selepas peringkat awal rayapan pantas (tidak mantap), halaju ini berkurangan dan menjadi hampir malar. Sebelum pemusnahan, kadar rayapan meningkat semula. Suhu di mana rayapan menjadi kritikal berbeza-beza untuk logam yang berbeza. Syarikat telefon bimbang tentang rayapan kabel bersarung plumbum atas yang beroperasi pada suhu ambien biasa; manakala beberapa aloi khas boleh bekerja pada 800°C tanpa mempamerkan rayapan yang berlebihan.

Hayat perkhidmatan bahagian di bawah keadaan rayapan boleh ditentukan oleh sama ada ubah bentuk atau kegagalan maksimum yang dibenarkan, dan pereka bentuk mesti sentiasa mengingati kedua-dua pilihan ini. Kesesuaian bahan untuk pembuatan produk yang direka untuk operasi jangka panjang pada suhu tinggi, seperti bilah turbin, adalah sukar untuk dinilai terlebih dahulu. Pengujian dari masa ke masa sama dengan jangka hayat perkhidmatan selalunya hampir mustahil, dan keputusan ujian jangka pendek (dipercepatkan) tidak begitu mudah untuk diekstrapolasi kepada tempoh yang lebih lama, kerana sifat kemusnahan mungkin berubah. Walaupun sifat mekanikal aloi super sentiasa bertambah baik, cabaran bagi ahli fizik logam dan saintis bahan adalah untuk mencipta bahan yang boleh menahan suhu yang lebih tinggi. Lihat juga SAINS LOGAM FIZIKAL.

STRUKTUR KRISTAL

Di atas, kita bercakap tentang undang-undang am kelakuan logam di bawah tindakan beban mekanikal. Untuk lebih memahami fenomena yang sepadan, adalah perlu untuk mempertimbangkan struktur atom logam. Semua logam pepejal adalah bahan kristal. Ia terdiri daripada kristal, atau butiran, susunan atom yang sepadan dengan kekisi tiga dimensi biasa. Struktur kristal logam boleh dianggap sebagai terdiri daripada satah atom, atau lapisan. Apabila tegasan ricih (daya yang menyebabkan dua satah bersebelahan sampel logam menggelongsor antara satu sama lain dalam arah yang bertentangan) dikenakan, satu lapisan atom boleh menggerakkan keseluruhan jarak interatomik. Peralihan sedemikian akan menjejaskan bentuk permukaan, tetapi bukan struktur kristal. Jika satu lapisan dianjak oleh banyak jarak interatomik, maka "langkah" terbentuk di permukaan. Walaupun atom individu terlalu kecil untuk dilihat di bawah mikroskop, langkah-langkah yang terbentuk dengan gelongsor boleh dilihat dengan jelas di bawah mikroskop dan dipanggil garis gelincir.

Objek logam biasa yang kita temui setiap hari adalah polihablur, i.e. terdiri daripada sejumlah besar kristal, setiap satunya mempunyai orientasi satah atomnya sendiri. Ubah bentuk logam polihablur biasa mempunyai persamaan dengan ubah bentuk hablur tunggal yang berlaku akibat gelongsor di sepanjang satah atom dalam setiap kristal. Gelongsor keseluruhan kristal yang ketara di sepanjang sempadannya hanya diperhatikan dalam keadaan rayapan pada suhu tinggi. Saiz purata satu kristal, atau butiran, boleh dari beberapa perseribu hingga beberapa persepuluh sentimeter. Pasir yang lebih halus adalah wajar, kerana ciri-ciri mekanikal logam berbutir halus adalah lebih baik daripada yang berbutir kasar. Selain itu, logam berbutir halus kurang rapuh.

Tergelincir dan terkehel.

Proses gelongsor dikaji dengan lebih terperinci pada kristal tunggal logam yang ditanam di makmal. Ia menjadi jelas bukan sahaja bahawa gelinciran berlaku dalam arah tertentu yang pasti dan biasanya sepanjang satah yang jelas, tetapi juga bahawa kristal tunggal berubah bentuk pada tegasan yang sangat rendah. Peralihan kristal tunggal kepada keadaan kecairan bermula untuk aluminium pada 1, dan untuk besi, pada 15-25 MPa. Secara teorinya, peralihan ini dalam kedua-dua kes harus berlaku pada voltan lebih kurang. 10,000 MPa. Percanggahan antara data eksperimen dan pengiraan teori ini kekal sebagai masalah penting selama bertahun-tahun. Pada tahun 1934, Taylor, Polanyi dan Orowan mencadangkan penjelasan berdasarkan konsep kecacatan pada struktur kristal. Mereka mencadangkan bahawa semasa gelongsor, anjakan mula-mula berlaku pada satu titik dalam satah atom, yang kemudiannya merambat melalui kristal. Sempadan antara kawasan sesar dan tidak sesar (Rajah 4) ialah kecacatan linear dalam struktur kristal, dipanggil kehelan (dalam rajah, garisan ini masuk ke dalam kristal berserenjang dengan satah rajah). Apabila tegasan ricih dikenakan pada kristal, kehelan bergerak, menyebabkan ia tergelincir di sepanjang satah ia berada. Selepas kehelan terbentuk, ia bergerak dengan mudah melalui kristal, yang menerangkan "kelembutan" kristal tunggal.

Dalam hablur logam, biasanya terdapat banyak kehelan (jumlah panjang kehelan dalam satu sentimeter padu hablur logam anil boleh melebihi 10 km). Tetapi pada tahun 1952, saintis dari makmal Bell Telephone Corporation, menguji kumis timah yang sangat nipis untuk dibengkokkan, mendapati, mengejutkan mereka, bahawa kekuatan lenturan kristal sedemikian hampir dengan nilai teori untuk kristal yang sempurna. Kemudian, misai yang sangat kuat dan banyak logam lain ditemui. Diandaikan bahawa kekuatan yang tinggi adalah disebabkan oleh fakta bahawa dalam kristal tersebut sama ada tidak ada kehelan sama sekali, atau terdapat satu yang berjalan di sepanjang keseluruhan kristal.

kesan suhu.

Kesan suhu tinggi boleh dijelaskan dari segi kehelan dan struktur butiran. Banyak kehelan dalam kristal logam yang dikeraskan terikan memesongkan kekisi kristal dan meningkatkan tenaga kristal. Apabila logam dipanaskan, atom menjadi mudah alih dan menyusun semula menjadi kristal baharu yang lebih sempurna yang mengandungi lebih sedikit kehelan. Penghabluran semula ini dikaitkan dengan pelembutan, yang diperhatikan semasa penyepuhlindapan logam.

www.krugosvet.ru

Modulus Jadual Young. Modulus elastik. Definisi Modulus Muda.

www.kilomol.ru

Moduli anjal dan nisbah Poisson untuk beberapa bahan 013

Betapa dalam untuk mengisi asas di bawah rumah

Salah satu tugas utama reka bentuk kejuruteraan ialah pilihan bahan binaan dan bahagian optimum profil. Ia adalah perlu untuk mencari saiz yang, dengan jisim minimum yang mungkin, akan memastikan pemeliharaan bentuk sistem di bawah pengaruh beban.

Sebagai contoh, berapakah bilangan rasuk keluli I yang patut digunakan sebagai rasuk rentang struktur? Jika kami mengambil profil dengan dimensi di bawah yang diperlukan, maka kami dijamin mendapat kemusnahan struktur. Jika lebih, maka ini membawa kepada penggunaan logam yang tidak cekap, dan, akibatnya, kepada struktur yang lebih berat, pemasangan yang lebih sukar, dan peningkatan dalam kos kewangan. Pengetahuan tentang konsep seperti modulus keanjalan keluli akan memberikan jawapan kepada soalan di atas, dan akan mengelakkan penampilan masalah ini pada peringkat awal pengeluaran.

Konsep umum

Modulus keanjalan (juga dikenali sebagai modulus Young) ialah salah satu penunjuk sifat mekanikal bahan, yang mencirikan rintangannya terhadap ubah bentuk tegangan. Dengan kata lain, nilainya menunjukkan keplastikan bahan. Semakin besar modulus keanjalan, semakin sedikit sebarang rod akan meregang, semua benda lain adalah sama (nilai beban, luas keratan rentas, dll.).

Dalam teori keanjalan, modulus Young dilambangkan dengan huruf E. Ia adalah sebahagian daripada undang-undang Hooke (undang-undang mengenai ubah bentuk badan elastik). Ia mengaitkan tegasan yang berlaku dalam bahan dan ubah bentuknya.

Mengikut sistem unit piawaian antarabangsa, ia diukur dalam MPa. Tetapi dalam amalan, jurutera lebih suka menggunakan dimensi kgf / cm2.

Penentuan modulus keanjalan dijalankan secara empirik di makmal saintifik. Intipati kaedah ini terletak pada pecahnya sampel bahan berbentuk dumbbell pada peralatan khas. Setelah mengetahui tegasan dan pemanjangan di mana sampel dimusnahkan, pembolehubah ini dibahagikan antara satu sama lain, dengan itu memperoleh modulus Young.

Kami segera perhatikan bahawa kaedah ini menentukan moduli elastik bahan plastik: keluli, tembaga, dan sebagainya. Bahan rapuh - besi tuang, konkrit - dimampatkan sehingga retak muncul.

Ciri-ciri tambahan sifat mekanikal

Modulus keanjalan memungkinkan untuk meramalkan kelakuan bahan hanya apabila bekerja dalam mampatan atau ketegangan. Dengan kehadiran jenis beban seperti penghancuran, ricih, lenturan, dll., parameter tambahan perlu diperkenalkan:

• Ketegaran ialah hasil daripada modulus keanjalan dan luas keratan rentas profil. Dengan magnitud ketegaran, seseorang boleh menilai keplastikan bukan bahan, tetapi pemasangan struktur secara keseluruhan. Diukur dalam kilogram daya.
• Pemanjangan longitudinal relatif menunjukkan nisbah pemanjangan mutlak sampel kepada jumlah panjang sampel. Sebagai contoh, daya tertentu dikenakan pada rod sepanjang 100 mm. Akibatnya, saiznya berkurangan sebanyak 5 mm. Membahagikan pemanjangannya (5 mm) dengan panjang asal (100 mm) kita memperoleh pemanjangan relatif 0.05. Pembolehubah ialah kuantiti tanpa dimensi. Dalam sesetengah kes, untuk kemudahan persepsi, ia diterjemahkan ke dalam peratusan.
• Pemanjangan melintang relatif dikira sama dengan perenggan di atas, tetapi bukannya panjang, diameter rod dipertimbangkan di sini. Eksperimen menunjukkan bahawa bagi kebanyakan bahan pemanjangan melintang adalah 3-4 kali kurang daripada pemanjangan membujur.
• Nisbah Punch ialah nisbah regangan membujur relatif kepada regangan melintang relatif. Parameter ini membolehkan anda menerangkan sepenuhnya perubahan bentuk di bawah pengaruh beban.
• Modulus ricih mencirikan sifat keanjalan apabila sampel tertakluk kepada tegasan tangen, iaitu, dalam kes apabila vektor daya diarahkan pada 90 darjah ke permukaan badan. Contoh beban tersebut ialah kerja rivet dalam ricih, paku dalam menghancurkan, dan sebagainya. Pada umumnya, modulus ricih dikaitkan dengan konsep seperti kelikatan bahan.
• Modulus keanjalan pukal dicirikan oleh perubahan dalam isipadu bahan untuk aplikasi beban yang seragam dan serba boleh. Ia adalah nisbah tekanan isipadu kepada terikan mampatan isipadu. Contoh kerja sedemikian ialah sampel yang diturunkan ke dalam air, yang dipengaruhi oleh tekanan cecair di seluruh kawasannya.

Sebagai tambahan kepada perkara di atas, perlu disebutkan bahawa beberapa jenis bahan mempunyai sifat mekanikal yang berbeza bergantung pada arah beban. Bahan sedemikian dicirikan sebagai anisotropik. Contoh yang jelas ialah kayu, plastik berlamina, beberapa jenis batu, fabrik dan sebagainya.

Bahan isotropik mempunyai sifat mekanikal yang sama dan ubah bentuk elastik dalam sebarang arah. Ini termasuk logam (keluli, besi tuang, tembaga, aluminium, dsb.), plastik tidak berlapis, batu asli, konkrit, getah.

Nilai modulus keanjalan

Perlu diingatkan bahawa modulus Young bukanlah nilai tetap. Walaupun untuk bahan yang sama, ia boleh berubah-ubah bergantung pada titik penggunaan daya.

Sesetengah bahan anjal-plastik mempunyai modulus keanjalan yang lebih kurang malar apabila bekerja dalam kedua-dua mampatan dan dalam tegangan: kuprum, aluminium, keluli. Dalam kes lain, keanjalan mungkin berbeza-beza berdasarkan bentuk profil.

Berikut ialah contoh nilai modulus Young (dalam jutaan kgf/cm2) untuk beberapa bahan:

• Loyang - 1.01.
• Gangsa - 1.00.
• Batu bata - 0.03.
• Batu granit - 0.09.
• Konkrit - 0.02.
• Kayu di sepanjang gentian - 0.1.
• Kayu merentasi gentian - 0.005.
• Aluminium - 0.7.

Pertimbangkan perbezaan bacaan antara moduli keanjalan untuk keluli, bergantung pada gred.

Sebelum anda menggunakan apa-apa bahan dalam kerja pembinaan, anda harus membiasakan diri dengan ciri fizikalnya untuk mengetahui cara mengendalikannya, kesan mekanikal yang boleh diterima untuknya, dan sebagainya. Salah satu ciri penting yang sering diberi perhatian ialah modulus keanjalan.

Di bawah ini kita mempertimbangkan konsep itu sendiri, serta nilai ini berhubung dengan salah satu bahan yang paling popular dalam kerja pembinaan dan pembaikan - keluli. Penunjuk ini juga akan dipertimbangkan untuk bahan lain, demi contoh.

Modulus keanjalan - apakah itu?

Modulus keanjalan bahan dipanggil set kuantiti fizik, yang mencirikan keupayaan jasad pepejal untuk berubah bentuk secara elastik di bawah keadaan penggunaan daya padanya. Ia dinyatakan oleh huruf E. Jadi ia akan disebut dalam semua jadual yang akan pergi lebih jauh dalam artikel itu.

Ia tidak boleh dipertikaikan bahawa hanya ada satu cara untuk menentukan nilai keanjalan. Pendekatan yang berbeza untuk kajian kuantiti ini telah membawa kepada fakta bahawa terdapat beberapa pendekatan yang berbeza sekaligus. Di bawah ialah tiga cara utama untuk mengira penunjuk ciri ini untuk bahan yang berbeza:

Jadual penunjuk keanjalan bahan

Sebelum meneruskan terus kepada ciri keluli ini, mari kita pertimbangkan dahulu, sebagai contoh dan maklumat tambahan, jadual yang mengandungi data tentang nilai ini berhubung dengan bahan lain. Data diukur dalam MPa.

Modulus keanjalan pelbagai bahan

Seperti yang anda lihat dari jadual di atas, nilai ini berbeza untuk bahan yang berbeza, lebih-lebih lagi, penunjuk berbeza jika satu atau satu lagi pilihan untuk mengira penunjuk ini diambil kira. Setiap orang bebas untuk memilih dengan tepat pilihan untuk mengkaji penunjuk yang paling sesuai dengannya. Mungkin lebih baik untuk mempertimbangkan modulus Young, kerana ia lebih kerap digunakan secara khusus untuk mencirikan bahan tertentu dalam hal ini.

Selepas kita berkenalan secara ringkas dengan data ciri ini bahan lain, kita akan meneruskan terus ke ciri keluli secara berasingan.

Untuk mula mari kita lihat nombor kering dan memperoleh pelbagai penunjuk ciri ini untuk pelbagai jenis keluli dan struktur keluli:

• Modulus keanjalan (E) untuk tuangan, tetulang gelek panas daripada gred keluli yang dirujuk sebagai St.3 dan St. 5 bersamaan dengan 2.1*106 kg/cm^2.
• Untuk keluli seperti 25G2S dan 30KhG2S, nilai ini ialah 2 * 106 kg / cm ^ 2.
• Untuk dawai profil berkala dan dawai bulat ditarik sejuk, terdapat nilai keanjalan yang sama dengan 1.8 * 106 kg / cm ^ 2. Untuk tetulang leper sejuk, penunjuk adalah serupa.
• Untuk helai dan berkas wayar berkekuatan tinggi, nilainya ialah 2 10 6 kg / cm ^ 2
• Bagi tali lingkaran keluli dan tali dengan teras logam, nilainya ialah 1.5·10 4 kg/cm^2, manakala bagi tali dengan teras organik, nilai ini tidak melebihi 1.3·10 6 kg/cm^2.
• Modulus ricih (G) untuk keluli tergelek ialah 8.4·10 6 kg/cm^2.
• Dan akhirnya, nisbah Poisson untuk keluli adalah sama dengan 0.3

Ini adalah data umum yang diberikan untuk jenis produk keluli dan keluli. Setiap nilai telah dikira mengikut semua peraturan fizikal dan mengambil kira semua hubungan yang tersedia yang digunakan untuk memperoleh nilai ciri ini.

Semua maklumat umum tentang ciri keluli ini akan diberikan di bawah. Nilai akan diberikan sebagai n tentang modulus Young, dan dalam modulus ricih, kedua-duanya dalam satu unit ukuran (MPa) dan dalam yang lain (kg/cm2, newton*m2).

Keluli dan beberapa gred berbeza

Nilai indeks keanjalan keluli berbeza, kerana terdapat beberapa modul, yang dikira dan dikira secara berbeza. Seseorang boleh melihat hakikat bahawa, pada dasarnya, penunjuk tidak banyak berbeza, yang memberi kesaksian memihak kepada kajian yang berbeza tentang keanjalan pelbagai bahan. Tetapi ia tidak berbaloi untuk mendalami semua pengiraan, formula dan nilai, kerana sudah cukup untuk memilih nilai keanjalan tertentu untuk dipandu olehnya pada masa hadapan.

Dengan cara ini, jika anda tidak menyatakan semua nilai dengan nisbah berangka, tetapi ambil serta-merta dan hitungkannya sepenuhnya, maka ciri keluli ini akan sama dengan: Е=200000 MPa atau Е=2,039,000 kg/cm^2.

Maklumat ini akan membantu anda memahami konsep modulus keanjalan, serta membiasakan diri dengan nilai utama ciri ini untuk keluli, produk keluli, serta untuk beberapa bahan lain.

Perlu diingat bahawa penunjuk modulus elastik adalah berbeza untuk aloi keluli yang berbeza dan untuk struktur keluli yang berbeza yang mengandungi sebatian lain dalam komposisinya. Tetapi walaupun dalam keadaan sedemikian, seseorang dapat melihat fakta bahawa penunjuk tidak banyak berbeza. Nilai modulus keanjalan keluli secara praktikal bergantung kepada struktur. serta kandungan karbon. Kaedah pemprosesan keluli panas atau sejuk juga tidak boleh menjejaskan penunjuk ini.

stanok.guru

Dikira rintangan dan moduli keanjalan konkrit berat, MPa

jadual 2

Catatan.
Dianggarkan
rintangan konkrit untuk had
keadaan kumpulan ke-2 adalah sama dengan normatif:
R b , ser
= R b , n ;
R bt , ser
= R
bt , n .

Dikira rintangan dan moduli keanjalan beberapa keluli tetulang, MPa

Jadual
3

Catatan.
Dianggarkan
rintangan keluli untuk muktamad
keadaan kumpulan ke-2 adalah sama
normatif: R s , ser
= R s , n .

studfiles.net

Contoh 3.5. Menyemak bahagian lajur I-beam untuk mampatan

Adalah perlu untuk memeriksa bahagian lajur yang diperbuat daripada rasuk-I 20K1 mengikut STO ASChM 20-93 daripada keluli C235.

Daya mampatan: N=600kN.

Ketinggian lajur: L=4.5m.

Faktor panjang berkesan: μ x =1.0; μy=1.0.

Keputusan.
Rintangan reka bentuk keluli C235: R y \u003d 230N / mm 2 \u003d 23.0 kN / cm 2.
Modulus keanjalan keluli C235: E \u003d 2.06x10 5 N / mm 2.
Pekali keadaan kerja untuk tiang bangunan awam pada beban malar γ c = 0.95.
Luas keratan elemen ditemui mengikut pelbagai jenis untuk rasuk-I 20K1: A \u003d 52.69 cm 2.
Jejari lilitan bahagian relatif kepada paksi-x, juga mengikut pelbagai: i x \u003d 4.99 cm.
Jejari lilitan bahagian relatif kepada paksi-y, juga mengikut pelbagai: i y \u003d 8.54 cm.
Anggaran panjang lajur ditentukan oleh formula:
l ef,x \u003d μ x l x \u003d 1.0 * 4.5 \u003d 4.5 m;
l ef,y \u003d μ y l y \u003d 1.0 * 4.5 \u003d 4.5 m.
Fleksibiliti bahagian tentang paksi-x: λ x \u003d l x / i x \u003d 450 / 4.99 \u003d 90.18.
Fleksibiliti bahagian tentang paksi-y: λ y \u003d l y /i y \u003d 450 / 8.54 \u003d 52.69.
Fleksibiliti maksimum yang dibenarkan untuk elemen termampat (chord, pendakap sokongan dan tiang yang menghantar tindak balas sokongan: struktur ruang dari sudut tunggal, struktur ruang dari paip dan sudut berpasangan melebihi 50m) λu = 120.
Memeriksa syarat : x< λ u ; λ y < λ u:
90,18 < 120; 52,69 < 120 - syarat dipenuhi.
Kestabilan bahagian diperiksa untuk fleksibiliti yang paling besar. Dalam contoh ini, λ maks = 90.18.
Syarat untuk fleksibiliti unsur ditentukan oleh formula:
λ’ = λ√(R y /E) = 90.18√(230/2.06*10 5) = 3.01.
Pekali α dan β diambil mengikut jenis keratan, untuk rasuk-I α = 0.04; β = 0.09.
Pekali δ \u003d 9.87 (1-α + β * λ ') + λ ' 2 \u003d 9.87 (1-0.04 + 0.09 * 3.01) + 3.01 2 \u003d 21.2.
Pekali kestabilan ditentukan oleh formula:
φ \u003d 0.5 (δ-√ (δ 2 -39.48λ' 2) / λ' 2 \u003d 0.5 (21.2-√ (21.2 2 -39.48 * 3.01 2) / 3 .01 2 = 0.643.
Pekali φ juga boleh diambil dari jadual mengikut jenis keratan dan λ'.
Pemeriksaan keadaan: N/φAR y γ c ≤ 1,
600,0/(0,643*52,69*23,0*0,95) = 0,81 ≤ 1.
Memandangkan pengiraan dibuat untuk fleksibiliti maksimum tentang paksi-x, tidak perlu menyemak tentang paksi-y.

Contoh:

spravkidoc.ru

Modulus keanjalan keluli dalam kgf \ cm2, contoh

Salah satu tugas utama reka bentuk kejuruteraan ialah pilihan bahan binaan dan bahagian optimum profil. Ia adalah perlu untuk mencari saiz yang, dengan jisim minimum yang mungkin, akan memastikan pemeliharaan bentuk sistem di bawah pengaruh beban.

Sebagai contoh, berapakah bilangan rasuk keluli I yang patut digunakan sebagai rasuk rentang struktur? Jika kami mengambil profil dengan dimensi di bawah yang diperlukan, maka kami dijamin mendapat kemusnahan struktur. Jika lebih, maka ini membawa kepada penggunaan logam yang tidak cekap, dan, akibatnya, kepada struktur yang lebih berat, pemasangan yang lebih sukar, dan peningkatan dalam kos kewangan. Pengetahuan tentang konsep seperti modulus keanjalan keluli akan memberikan jawapan kepada soalan di atas, dan akan mengelakkan penampilan masalah ini pada peringkat awal pengeluaran.

Konsep umum

Modulus keanjalan (juga dikenali sebagai modulus Young) adalah salah satu penunjuk sifat mekanikal bahan, yang mencirikan rintangannya terhadap ubah bentuk tegangan. Dengan kata lain, nilainya menunjukkan keplastikan bahan. Semakin besar modulus keanjalan, semakin sedikit sebarang rod akan meregang, semua benda lain adalah sama (nilai beban, luas keratan rentas, dll.).

Dalam teori keanjalan, modulus Young dilambangkan dengan huruf E. Ia adalah sebahagian daripada undang-undang Hooke (undang-undang mengenai ubah bentuk badan elastik). Ia mengaitkan tegasan yang berlaku dalam bahan dan ubah bentuknya.

Mengikut sistem unit piawaian antarabangsa, ia diukur dalam MPa. Tetapi dalam amalan, jurutera lebih suka menggunakan dimensi kgf / cm2.

Penentuan modulus keanjalan dijalankan secara empirik di makmal saintifik. Intipati kaedah ini terletak pada pecahnya sampel bahan berbentuk dumbbell pada peralatan khas. Setelah mengetahui tegasan dan pemanjangan di mana sampel dimusnahkan, pembolehubah ini dibahagikan antara satu sama lain, dengan itu memperoleh modulus Young.

Kami segera perhatikan bahawa kaedah ini menentukan moduli elastik bahan plastik: keluli, tembaga, dan sebagainya. Bahan rapuh - besi tuang, konkrit - dimampatkan sehingga retak muncul.

Ciri-ciri tambahan sifat mekanikal

Modulus keanjalan memungkinkan untuk meramalkan kelakuan bahan hanya apabila bekerja dalam mampatan atau ketegangan. Dengan kehadiran jenis beban seperti penghancuran, ricih, lenturan, dll., parameter tambahan perlu diperkenalkan:

• Ketegaran ialah hasil daripada modulus keanjalan dan luas keratan rentas profil. Dengan magnitud ketegaran, seseorang boleh menilai keplastikan bukan bahan, tetapi pemasangan struktur secara keseluruhan. Diukur dalam kilogram daya.
• Pemanjangan longitudinal relatif menunjukkan nisbah pemanjangan mutlak sampel kepada jumlah panjang sampel. Sebagai contoh, daya tertentu dikenakan pada rod sepanjang 100 mm. Akibatnya, saiznya berkurangan sebanyak 5 mm. Membahagikan pemanjangannya (5 mm) dengan panjang asal (100 mm) kita memperoleh pemanjangan relatif 0.05. Pembolehubah ialah kuantiti tanpa dimensi. Dalam sesetengah kes, untuk kemudahan persepsi, ia diterjemahkan ke dalam peratusan.
• Pemanjangan melintang relatif dikira sama dengan perenggan di atas, tetapi bukannya panjang, diameter rod dipertimbangkan di sini. Eksperimen menunjukkan bahawa bagi kebanyakan bahan pemanjangan melintang adalah 3-4 kali kurang daripada pemanjangan membujur.
• Nisbah Punch ialah nisbah regangan membujur relatif kepada regangan melintang relatif. Parameter ini membolehkan anda menerangkan sepenuhnya perubahan bentuk di bawah pengaruh beban.
• Modulus ricih mencirikan sifat keanjalan apabila sampel tertakluk kepada tegasan tangen, iaitu, dalam kes apabila vektor daya diarahkan pada 90 darjah ke permukaan badan. Contoh beban tersebut ialah kerja rivet dalam ricih, paku dalam menghancurkan, dan sebagainya. Pada umumnya, modulus ricih dikaitkan dengan konsep seperti kelikatan bahan.
• Modulus keanjalan pukal dicirikan oleh perubahan dalam isipadu bahan untuk aplikasi beban yang seragam dan serba boleh. Ia adalah nisbah tekanan isipadu kepada terikan mampatan isipadu. Contoh kerja sedemikian ialah sampel yang diturunkan ke dalam air, yang dipengaruhi oleh tekanan cecair di seluruh kawasannya.

Sebagai tambahan kepada perkara di atas, perlu disebutkan bahawa beberapa jenis bahan mempunyai sifat mekanikal yang berbeza bergantung pada arah beban. Bahan sedemikian dicirikan sebagai anisotropik. Contoh yang jelas ialah kayu, plastik berlamina, beberapa jenis batu, fabrik dan sebagainya.

Bahan isotropik mempunyai sifat mekanikal yang sama dan ubah bentuk elastik dalam sebarang arah. Ini termasuk logam (keluli, besi tuang, tembaga, aluminium, dsb.), plastik tidak berlapis, batu asli, konkrit, getah.

Nilai modulus keanjalan

Perlu diingatkan bahawa modulus Young bukanlah nilai tetap. Walaupun untuk bahan yang sama, ia boleh berubah-ubah bergantung pada titik penggunaan daya.

Sesetengah bahan anjal-plastik mempunyai modulus keanjalan yang lebih kurang malar apabila bekerja dalam kedua-dua mampatan dan dalam tegangan: kuprum, aluminium, keluli. Dalam kes lain, keanjalan mungkin berbeza-beza berdasarkan bentuk profil.

Berikut ialah contoh nilai modulus Young (dalam jutaan kgf/cm2) untuk beberapa bahan:

• Besi tuang putih - 1.15.
• Kelabu besi tuang -1.16.
• Loyang - 1.01.
• Gangsa - 1.00.
• Batu bata - 0.03.
• Batu granit - 0.09.
• Konkrit - 0.02.
• Kayu di sepanjang gentian - 0.1.
• Kayu merentasi gentian - 0.005.
• Aluminium - 0.7.

Pertimbangkan perbezaan bacaan antara moduli keanjalan untuk keluli, bergantung pada gred:

• Keluli struktur berkualiti tinggi (20, 45) - 2.01.
• Keluli kualiti biasa (Art. 3, Art. 6) - 2.00.
• Keluli aloi rendah (30KhGSA, 40X) - 2.05.
• Keluli tahan karat (12X18H10T) - 2.1.
• Keluli mati (9KhMF) - 2.03.
• Keluli spring (60С2) - 2.03.
• Keluli galas (ШХ15) - 2.1.

Juga, nilai modulus keanjalan untuk keluli berbeza-beza bergantung pada jenis produk yang digulung:

• Kawat kekuatan tinggi - 2.1.
• Tali Jalinan - 1.9.
• Kabel dengan teras logam - 1.95.

Seperti yang anda lihat, sisihan antara keluli dalam nilai moduli ubah bentuk elastik adalah kecil. Oleh itu, dalam kebanyakan pengiraan kejuruteraan, ralat boleh diabaikan dan nilai E = 2.0 boleh diambil.

propriem.ru

Moduli anjal dan nisbah Poisson untuk beberapa bahan 013

www.sopromat.info

Indeks had beban keluli - Modulus muda

Sebelum mengambil sebarang bahan binaan ke dalam kerja, adalah perlu untuk mengkaji data kekuatannya dan kemungkinan interaksi dengan bahan dan bahan lain, keserasian mereka dari segi kelakuan yang mencukupi di bawah beban yang sama pada struktur. Peranan penting untuk menyelesaikan masalah ini diberikan kepada modulus elastik - ia juga dipanggil modulus Young.

Kekuatan keluli yang tinggi membolehkan ia digunakan dalam pembinaan bangunan bertingkat tinggi dan struktur terbuka stadium dan jambatan. Bahan tambahan kepada keluli bahan tertentu yang menjejaskan kualitinya, dipanggil doping, dan bahan tambahan ini boleh menggandakan kekuatan keluli. Modulus keanjalan keluli aloi adalah lebih tinggi daripada keluli konvensional. Kekuatan dalam pembinaan, sebagai peraturan, dicapai dengan memilih luas keratan rentas profil atas sebab ekonomi: keluli aloi tinggi mempunyai kos yang lebih tinggi.

makna fizikal

Penetapan modulus keanjalan sebagai kuantiti fizik ialah (E), penunjuk ini mencirikan rintangan keanjalan bahan produk kepada beban ubah bentuk yang dikenakan padanya:

• membujur - tegangan dan mampatan;
• melintang - lentur atau dibuat dalam bentuk pergeseran;
• besar - berpusing.

Semakin tinggi nilai (E), semakin tinggi , semakin kuat produk daripada bahan ini dan semakin tinggi had patahnya. Sebagai contoh, untuk aluminium nilai ini ialah 70 GPa, untuk besi tuang - 120, untuk besi - 190, dan untuk keluli sehingga 220 GPa.

Definisi

Modulus keanjalan ialah istilah ringkasan yang telah menyerap penunjuk fizikal lain bagi sifat keanjalan bahan pepejal - di bawah pengaruh daya, berubah dan memperoleh bentuk bekasnya selepas ia berhenti, iaitu, berubah bentuk secara elastik. Ini ialah nisbah tegasan dalam produk - tekanan daya per unit luas, kepada ubah bentuk anjal (nilai tanpa dimensi yang ditentukan oleh nisbah saiz produk kepada saiz asalnya). Oleh itu dimensinya, seperti tegasan - nisbah daya kepada unit luas. Oleh kerana voltan dalam SI metrik biasanya diukur dalam Pascals, maka penunjuk kekuatan juga.

Terdapat satu lagi definisi yang tidak betul: modulus keanjalan ialah tekanan, mampu menggandakan produk. Tetapi kekuatan hasil sebilangan besar bahan adalah jauh di bawah tekanan yang dikenakan.

Moduli elastik, jenisnya

Terdapat banyak cara untuk mengubah keadaan untuk mengenakan daya dan ubah bentuk yang terhasil, dan ini juga membayangkan sejumlah besar jenis moduli elastik, tetapi dalam praktiknya, selaras dengan beban ubah bentuk terdapat tiga yang utama:

Ciri-ciri keanjalan tidak terhad kepada penunjuk ini, ada yang lain yang membawa maklumat lain, mempunyai dimensi dan makna yang berbeza. Ini juga terkenal di kalangan pakar, indeks keanjalan Lame dan nisbah Poisson.

Bagaimana untuk menentukan modulus keanjalan keluli

Untuk menentukan parameter pelbagai gred keluli, terdapat jadual khas sebagai sebahagian daripada dokumen pengawalseliaan dalam bidang pembinaan - dalam kod dan peraturan bangunan (SNiP) dan piawaian negeri (GOST). Jadi, modulus keanjalan (E) atau Muda, untuk besi tuang putih dan kelabu dari 115 hingga 160 GPa, boleh ditempa - 155. Bagi keluli, modulus keanjalan keluli karbon C245 mempunyai nilai dari 200 hingga 210 GPa. Keluli aloi mempunyai prestasi yang lebih tinggi sedikit - dari 210 hingga 220 GPa.

Ciri yang sama untuk gred keluli biasa St.3 dan St.5 mempunyai nilai yang sama - 210 GPa, dan untuk keluli St.45, 25G2S dan 30KhGS - 200 GPa. Seperti yang anda lihat, kebolehubahan (E) untuk gred keluli yang berbeza adalah tidak penting, tetapi dalam produk, contohnya, dalam tali, gambarnya berbeza:

• untuk helai dan helai wayar berkekuatan tinggi 200 GPa;
• kabel keluli dengan teras logam 150 GPa;
• tali keluli dengan teras organik 130 GPa.

Seperti yang anda lihat, perbezaannya adalah ketara.

Nilai modulus ricih atau kekakuan (G) boleh dilihat dalam jadual yang sama, mereka mempunyai nilai yang lebih kecil, untuk keluli bergulung - 84 GPa, karbon dan aloi - dari 80 hingga 81 hPa, dan untuk keluli St.3 dan St.45–80 GPa. Sebab perbezaan dalam nilai parameter keanjalan adalah tindakan serentak tiga modul utama sekaligus, dikira dengan kaedah yang berbeza. Walau bagaimanapun, perbezaan di antara mereka adalah kecil, yang menunjukkan ketepatan kajian keanjalan yang mencukupi. Oleh itu, anda tidak sepatutnya bergantung pada pengiraan dan formula, tetapi anda harus mengambil nilai keanjalan tertentu dan menggunakannya sebagai pemalar. Jika anda tidak membuat pengiraan untuk modul individu, tetapi membuat pengiraan yang rumit, nilai (E) ialah 200 GPa.

Perlu difahami bahawa nilai ini berbeza untuk keluli dengan bahan tambahan yang berbeza dan produk keluli yang termasuk bahagian dari bahan lain, tetapi nilai ini berbeza sedikit. Pengaruh utama pada indeks keanjalan dikenakan oleh kandungan karbon, tetapi kaedah pemprosesan keluli - rolling panas atau setem sejuk, tidak mempunyai kesan yang ketara.

Apabila memilih produk keluli, mereka juga menggunakan penunjuk lain, yang dikawal dengan cara yang sama seperti modulus keanjalan. dalam jadual penerbitan GOST dan SNiP ialah rintangan yang dikira terhadap beban tegangan, mampatan dan lentur. Dimensi penunjuk ini adalah sama dengan modulus keanjalan, tetapi nilainya adalah tiga urutan magnitud lebih kecil. Penunjuk ini mempunyai dua tujuan: rintangan piawai dan reka bentuk, namanya bercakap untuk diri mereka sendiri - rintangan reka bentuk digunakan semasa melakukan pengiraan kekuatan struktur. Oleh itu, rintangan reka bentuk keluli C255 dengan ketebalan bergulung 10 hingga 20 mm ialah 240 MPa, dengan standard 245 MPa. Rintangan yang dikira produk bergulung dari 20 hingga 30 mm adalah lebih rendah sedikit dan berjumlah 230 MPa.

instrumen.guru

| dunia kimpalan

Modulus elastik

Modulus keanjalan (Modulus Young) E - mencirikan rintangan bahan kepada ketegangan / mampatan di bawah ubah bentuk elastik, atau sifat objek untuk berubah bentuk di sepanjang paksi apabila daya dikenakan sepanjang paksi ini; ditakrifkan sebagai nisbah tegasan kepada pemanjangan. Modulus Young sering dirujuk sebagai modulus keanjalan.

1 kgf / mm 2 \u003d 10 -6 kgf / m 2 \u003d 9.8 10 6 N / m 2 \u003d 9.8 10 7 dina / cm 2 \u003d 9.81 10 6 Pa \u003d 9.81 MPa

kesusasteraan

1. Buku rujukan fizikal dan teknikal ringkas. T.1 / Di bawah umum. ed. K.P. Yakovlev. Moscow: FIZMATGIZ. 1960. - 446 hlm.
2. Buku rujukan mengenai kimpalan logam bukan ferus / S.M. Gurevich. Kyiv: Naukova Dumka. 1981. 680 hlm.
3. Buku panduan fizik asas / N.N. Koshkin, M.G. Shirkevich. M., Sains. 1976. 256 hlm.
4. Jadual kuantiti fizik. Buku Panduan / Ed. I.K. Kikoin. M., Atomizdat. 1976, 1008 hlm.

Sebelum anda menggunakan apa-apa bahan dalam kerja pembinaan, anda harus membiasakan diri dengan ciri fizikalnya untuk mengetahui cara mengendalikannya, kesan mekanikal yang boleh diterima untuknya, dan sebagainya. Salah satu ciri penting yang sering diberi perhatian ialah modulus keanjalan.

Di bawah ini kita mempertimbangkan konsep itu sendiri, serta nilai ini berhubung dengan salah satu bahan yang paling popular dalam kerja pembinaan dan pembaikan - keluli. Penunjuk ini juga akan dipertimbangkan untuk bahan lain, demi contoh.

Modulus keanjalan - apakah itu?

Modulus keanjalan bahan dipanggil set kuantiti fizik, yang mencirikan keupayaan jasad pepejal untuk berubah bentuk secara elastik di bawah keadaan penggunaan daya padanya. Ia dinyatakan oleh huruf E. Jadi ia akan disebut dalam semua jadual yang akan pergi lebih jauh dalam artikel itu.

Ia tidak boleh dipertikaikan bahawa hanya ada satu cara untuk menentukan nilai keanjalan. Pendekatan yang berbeza untuk kajian kuantiti ini telah membawa kepada fakta bahawa terdapat beberapa pendekatan yang berbeza sekaligus. Di bawah ialah tiga cara utama untuk mengira penunjuk ciri ini untuk bahan yang berbeza:

Jadual penunjuk keanjalan bahan

Sebelum meneruskan terus kepada ciri keluli ini, mari kita pertimbangkan dahulu, sebagai contoh dan maklumat tambahan, jadual yang mengandungi data tentang nilai ini berhubung dengan bahan lain. Data diukur dalam MPa.

Seperti yang anda lihat dari jadual di atas, nilai ini berbeza untuk bahan yang berbeza, lebih-lebih lagi, penunjuk berbeza jika satu atau satu lagi pilihan untuk mengira penunjuk ini diambil kira. Setiap orang bebas untuk memilih dengan tepat pilihan untuk mengkaji penunjuk yang paling sesuai dengannya. Mungkin lebih baik untuk mempertimbangkan modulus Young, kerana ia lebih kerap digunakan secara khusus untuk mencirikan bahan tertentu dalam hal ini.

Selepas kita berkenalan secara ringkas dengan data ciri ini bahan lain, kita akan meneruskan terus ke ciri keluli secara berasingan.

Untuk mula mari kita lihat nombor kering dan memperoleh pelbagai penunjuk ciri ini untuk pelbagai jenis keluli dan struktur keluli:

• Modulus keanjalan (E) untuk tuangan, tetulang gelek panas daripada gred keluli yang dirujuk sebagai St.3 dan St. 5 bersamaan dengan 2.1*106 kg/cm^2.
• Untuk keluli seperti 25G2S dan 30KhG2S, nilai ini ialah 2 * 106 kg / cm ^ 2.
• Untuk dawai profil berkala dan dawai bulat ditarik sejuk, terdapat nilai keanjalan yang sama dengan 1.8 * 106 kg / cm ^ 2. Untuk tetulang leper sejuk, penunjuk adalah serupa.
• Untuk helai dan berkas wayar berkekuatan tinggi, nilainya ialah 2 10 6 kg / cm ^ 2
• Bagi tali lingkaran keluli dan tali dengan teras logam, nilainya ialah 1.5·10 4 kg/cm^2, manakala bagi tali dengan teras organik, nilai ini tidak melebihi 1.3·10 6 kg/cm^2.
• Modulus ricih (G) untuk keluli tergelek ialah 8.4·10 6 kg/cm^2.
• Dan akhirnya, nisbah Poisson untuk keluli adalah sama dengan 0.3

Ini adalah data umum yang diberikan untuk jenis produk keluli dan keluli. Setiap nilai telah dikira mengikut semua peraturan fizikal dan mengambil kira semua hubungan yang tersedia yang digunakan untuk memperoleh nilai ciri ini.

Semua maklumat umum tentang ciri keluli ini akan diberikan di bawah. Nilai akan diberikan sebagai n tentang modulus Young, dan dalam modulus ricih, kedua-duanya dalam satu unit ukuran (MPa) dan dalam yang lain (kg/cm2, newton*m2).

Keluli dan beberapa gred berbeza

Nilai indeks keanjalan keluli berbeza, kerana terdapat beberapa modul, yang dikira dan dikira secara berbeza. Seseorang boleh melihat hakikat bahawa, pada dasarnya, penunjuk tidak banyak berbeza, yang memberi kesaksian memihak kepada kajian yang berbeza tentang keanjalan pelbagai bahan. Tetapi ia tidak berbaloi untuk mendalami semua pengiraan, formula dan nilai, kerana sudah cukup untuk memilih nilai keanjalan tertentu untuk dipandu olehnya pada masa hadapan.

Dengan cara ini, jika anda tidak menyatakan semua nilai dengan nisbah berangka, tetapi ambil serta-merta dan hitungkannya sepenuhnya, maka ciri keluli ini akan sama dengan: Е=200000 MPa atau Е=2,039,000 kg/cm^2.

Maklumat ini akan membantu anda memahami konsep modulus keanjalan, serta membiasakan diri dengan nilai utama ciri ini untuk keluli, produk keluli, serta untuk beberapa bahan lain.

Perlu diingat bahawa penunjuk modulus elastik adalah berbeza untuk aloi keluli yang berbeza dan untuk struktur keluli yang berbeza yang mengandungi sebatian lain dalam komposisinya. Tetapi walaupun dalam keadaan sedemikian, seseorang dapat melihat fakta bahawa penunjuk tidak banyak berbeza. Nilai modulus keanjalan keluli secara praktikal bergantung kepada struktur. serta kandungan karbon. Kaedah pemprosesan keluli panas atau sejuk juga tidak boleh menjejaskan penunjuk ini.