โมดูลัสความยืดหยุ่นของอะลูมิเนียม kg cm2 ค่าความต้านทานและโมดูลัสความยืดหยุ่นที่คำนวณได้สำหรับวัสดุก่อสร้างต่างๆ

โมดูลัสและแรงเฉือนของ Young, ค่าอัตราส่วนของปัวซอง (ตาราง) โมดูลัสตารางความยืดหยุ่นของวัสดุ ตาราง

โมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กและวัสดุอื่นๆ

ก่อนที่คุณจะใช้วัสดุใดๆ ในงานก่อสร้าง คุณควรทำความคุ้นเคยกับลักษณะทางกายภาพของวัสดุนั้น เพื่อที่จะรู้ว่าจะจัดการกับมันอย่างไร ผลกระทบทางกลใดที่ยอมรับได้ และอื่นๆ ลักษณะสำคัญประการหนึ่งที่มักให้ความสนใจคือโมดูลัสความยืดหยุ่น

ด้านล่างเราจะพิจารณาแนวคิดนี้เอง รวมถึงค่านี้ที่สัมพันธ์กับหนึ่งในวัสดุที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในงานก่อสร้างและซ่อมแซม - เหล็กกล้า ตัวชี้วัดเหล่านี้จะได้รับการพิจารณาสำหรับวัสดุอื่นๆ เพื่อเป็นตัวอย่าง

โมดูลัสความยืดหยุ่น - มันคืออะไร?

โมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุคือชุดของปริมาณทางกายภาพที่แสดงถึงความสามารถของตัววัตถุที่เป็นของแข็งในการบิดเบี้ยวอย่างยืดหยุ่นภายใต้สภาวะของการใช้แรงกับวัตถุ มันแสดงด้วยตัวอักษร E ดังนั้นจะมีการกล่าวถึงในตารางทั้งหมดที่จะกล่าวถึงในบทความต่อไป

ไม่สามารถโต้แย้งได้ว่ามีทางเดียวเท่านั้นที่จะกำหนดมูลค่าของความยืดหยุ่นได้ แนวทางที่แตกต่างกันในการศึกษาปริมาณนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่ามีแนวทางที่แตกต่างกันหลายวิธีในคราวเดียว ด้านล่างนี้เป็นวิธีหลักสามวิธีในการคำนวณตัวบ่งชี้ของคุณลักษณะนี้สำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน:

• โมดูลัสของ Young (E) อธิบายความต้านทานของวัสดุต่อการยืดหรือการกดทับภายใต้การเปลี่ยนรูปยางยืด รุ่น Young กำหนดโดยอัตราส่วนของความเค้นต่อความเครียดแบบอัด มักเรียกง่ายๆ ว่าโมดูลัสความยืดหยุ่น
• โมดูลัสเฉือน (G) หรือที่เรียกว่าโมดูลัสความฝืด วิธีนี้เผยให้เห็นความสามารถของวัสดุในการต้านทานการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง แต่ภายใต้เงื่อนไขของการรักษาบรรทัดฐาน โมดูลัสเฉือนแสดงเป็นอัตราส่วนของความเค้นเฉือนต่อความเครียดเฉือน ซึ่งกำหนดเป็นการเปลี่ยนแปลงมุมฉากระหว่างระนาบที่มีอยู่ซึ่งอยู่ภายใต้ความเค้นเฉือน โมดูลัสเฉือนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบของปรากฏการณ์เช่นความหนืด
• โมดูลัสจำนวนมาก (K) ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าโมดูลัสของมวล ตัวแปรนี้แสดงถึงความสามารถของวัตถุที่ทำจากวัสดุใดๆ ในการเปลี่ยนปริมาตรของมัน หากอยู่ภายใต้ความเค้นปกติรอบด้าน ซึ่งเท่ากันในทุกทิศทาง ตัวแปรนี้แสดงโดยอัตราส่วนของความเค้นเชิงปริมาตรต่อการบีบอัดเชิงปริมาตรสัมพัทธ์
• นอกจากนี้ยังมีตัวชี้วัดความยืดหยุ่นอื่นๆ ซึ่งวัดด้วยปริมาณอื่นๆ และแสดงในอัตราส่วนอื่นๆ ตัวเลือกอื่นๆ ที่ยังคงเป็นที่รู้จักกันดีและเป็นที่นิยมสำหรับตัวบ่งชี้ความยืดหยุ่น ได้แก่ พารามิเตอร์ Lame หรืออัตราส่วนของปัวซอง

ตารางตัวชี้วัดความยืดหยุ่นของวัสดุ

ก่อนดำเนินการโดยตรงกับคุณสมบัติของเหล็ก ให้เราพิจารณาตัวอย่างและข้อมูลเพิ่มเติม ตารางที่มีข้อมูลเกี่ยวกับค่านี้ที่สัมพันธ์กับวัสดุอื่นๆ ข้อมูลมีหน่วยวัดเป็น MPa

โมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุต่างๆ

ดังที่คุณเห็นจากตารางด้านบน ค่านี้แตกต่างกันสำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ตัวบ่งชี้จะแตกต่างกัน หากพิจารณาตัวเลือกใดตัวเลือกหนึ่งสำหรับการคำนวณตัวบ่งชี้นี้ ทุกคนมีอิสระที่จะเลือกตัวเลือกในการศึกษาตัวบ่งชี้ที่เหมาะกับเขาที่สุด ควรพิจารณาโมดูลัสของ Young ดีกว่า เนื่องจากมักใช้เฉพาะเพื่อกำหนดลักษณะเฉพาะของวัสดุในเรื่องนี้

หลังจากที่เราทำความคุ้นเคยกับข้อมูลของคุณลักษณะนี้ของวัสดุอื่นๆ ได้คร่าวๆ แล้ว เราจะดำเนินการโดยตรงที่คุณลักษณะของเหล็กแยกกัน

เรามาเริ่มกันที่ตัวเลขแบบแห้งและหาตัวบ่งชี้ต่างๆ ของคุณลักษณะนี้สำหรับเหล็กและโครงสร้างเหล็กประเภทต่างๆ:

• โมดูลัสความยืดหยุ่น (E) สำหรับการหล่อ การเสริมเหล็กแผ่นรีดร้อนจากเกรดเหล็กที่เรียกว่า St.3 และ St. 5 เท่ากับ 2.1*106 กก./ซม.^2
• สำหรับเหล็กเช่น 25G2S และ 30KhG2S ค่านี้คือ 2 * 106 กก. / ซม. ^ 2
• สำหรับลวดที่มีโปรไฟล์เป็นระยะและลวดกลมดึงเย็นมีค่าความยืดหยุ่นเท่ากับ 1.8 * 106 กก. / ซม. ^ 2 สำหรับการเสริมแรงแบบรีดเย็น ตัวชี้วัดจะคล้ายคลึงกัน
• สำหรับเส้นและมัดของลวดที่มีความแข็งแรงสูง ค่าคือ 2 10 6 กก. / ซม. ^ 2
• สำหรับเชือกเกลียวเหล็กและเชือกที่มีแกนโลหะ ค่าคือ 1.5·10 4 กก./ซม.^2 ในขณะที่สำหรับสายเคเบิลที่มีแกนออร์แกนิก ค่านี้จะต้องไม่เกิน 1.3·10 6 กก./ซม.^2
• โมดูลัสเฉือน (G) สำหรับเหล็กแผ่นรีดคือ 8.4·10 6 กก./ซม.^2
• และสุดท้ายอัตราส่วนของปัวซองสำหรับเหล็กเท่ากับ 0.3

ข้อมูลเหล่านี้เป็นข้อมูลทั่วไปสำหรับประเภทของเหล็กและผลิตภัณฑ์เหล็ก แต่ละค่าคำนวณตามกฎทางกายภาพทั้งหมดและคำนึงถึงความสัมพันธ์ที่มีอยู่ทั้งหมดที่ใช้เพื่อให้ได้ค่าของคุณลักษณะนี้

ข้อมูลทั่วไปทั้งหมดเกี่ยวกับคุณลักษณะของเหล็กนี้จะได้รับด้านล่าง ค่าจะได้รับทั้งในโมดูลัสของ Young และโมดูลัสเฉือน ทั้งในหน่วยวัดเดียว (MPa) และในอีกหน่วยหนึ่ง (kg/cm2, นิวตัน*m2)

เหล็กและเกรดต่างๆ มากมาย

ค่าของดัชนีความยืดหยุ่นของเหล็กแตกต่างกันไป เนื่องจากมีหลายโมดูลในคราวเดียว ซึ่งคำนวณและคำนวณด้วยวิธีต่างๆ เราสามารถสังเกตเห็นความจริงที่ว่า โดยหลักการแล้ว ตัวชี้วัดไม่แตกต่างกันมากนัก ซึ่งเป็นพยานถึงการศึกษาที่แตกต่างกันเกี่ยวกับความยืดหยุ่นของวัสดุต่างๆ แต่ไม่คุ้มค่าที่จะลงลึกในการคำนวณ สูตรและค่าทั้งหมด เนื่องจากการเลือกค่าความยืดหยุ่นบางอย่างก็เพียงพอแล้วที่จะนำไปใช้ในอนาคต

อย่างไรก็ตามถ้าคุณไม่แสดงค่าทั้งหมดด้วยอัตราส่วนตัวเลข แต่ให้นำทันทีและคำนวณให้สมบูรณ์แล้วลักษณะเหล็กนี้จะเท่ากับ: E \u003d 200000 MPa หรือ E \u003d 2,039,000 กก. / ซม. ^ 2

ข้อมูลนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจแนวคิดของโมดูลัสความยืดหยุ่น และทำความคุ้นเคยกับค่านิยมหลักของคุณลักษณะนี้สำหรับเหล็ก ผลิตภัณฑ์เหล็ก ตลอดจนวัสดุอื่นๆ อีกหลายอย่าง

ควรจำไว้ว่าตัวบ่งชี้โมดูลัสยืดหยุ่นนั้นแตกต่างกันสำหรับโลหะผสมเหล็กที่แตกต่างกันและสำหรับโครงสร้างเหล็กที่แตกต่างกันที่มีสารประกอบอื่นในองค์ประกอบ แต่แม้ในสภาวะดังกล่าว เราสามารถสังเกตได้ว่าตัวชี้วัดไม่แตกต่างกันมากนัก ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กนั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้าง เช่นเดียวกับปริมาณคาร์บอน วิธีการแปรรูปเหล็กร้อนหรือเย็นก็ไม่อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อตัวบ่งชี้นี้เช่นกัน

stanok.guru

tehtab.ru

โมดูลัสและแรงเฉือนของ Young, ค่าอัตราส่วนของปัวซอง (ตาราง)

คุณสมบัติยืดหยุ่นของร่างกาย

ต่อไปนี้คือตารางค้นหาค่าคงที่ที่ใช้กันทั่วไป ถ้ารู้จักสองตัวนี้ก็เพียงพอแล้วที่จะกำหนดคุณสมบัติยืดหยุ่นของของแข็งไอโซโทรปิกที่เป็นเนื้อเดียวกัน

โมดูลัสของ Young หรือโมดูลัสความยืดหยุ่นใน dynes/cm2

โมดูลัสเฉือนหรือโมดูลัสของแรงบิด G ในไดน์/ซม2

โมดูลัสอัดหรือโมดูลัสจำนวนมาก K ในไดน์/ซม2

ปริมาตรของแรงอัด k=1/K/.

อัตราส่วนปัวซอง µ เท่ากับอัตราส่วนของการบีบอัดสัมพัทธ์ตามขวางกับความตึงสัมพัทธ์ตามยาว

สำหรับวัสดุของแข็งไอโซโทรปิกที่เป็นเนื้อเดียวกัน ความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่เหล่านี้จะเกิดขึ้น:

G = E / 2(1 + μ) - (α)

μ = (E / 2G) - 1 - (b)

K = E / 3(1 - 2μ) - (c)

อัตราส่วนของปัวซองเป็นค่าบวก และค่าของมันมักจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0.25 ถึง 0.5 แต่ในบางกรณีอาจเกินขีดจำกัดเหล่านี้ ระดับของข้อตกลงระหว่างค่าที่สังเกตได้ของ µ และค่าที่คำนวณโดยสูตร (b) เป็นตัวบ่งชี้ไอโซโทรปีของวัสดุ

ตารางค่าโมดูลัสของ Young, โมดูลัสเฉือนและอัตราส่วนของปัวซอง

ค่าที่คำนวณจากความสัมพันธ์ (a), (b), (c) เป็นตัวเอียง

ผลการทดลองด้านล่างอ้างอิงถึงวัสดุในห้องปฏิบัติการทั่วไป ส่วนใหญ่เป็นสายไฟ

infotables.ru

โมดูลัสความยืดหยุ่น (โมดูลัสของหนุ่ม) | โลกแห่งการเชื่อม

โมดูลัสยืดหยุ่น

โมดูลัสความยืดหยุ่น (โมดูลัสของ Young) E - กำหนดลักษณะความต้านทานของวัสดุต่อแรงตึง / แรงอัดภายใต้การเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นหรือคุณสมบัติของวัตถุที่จะเปลี่ยนรูปตามแกนเมื่อมีแรงไปตามแกนนี้ กำหนดเป็นอัตราส่วนของความเค้นต่อการยืดตัว โมดูลัสของ Young มักเรียกง่ายๆ ว่าโมดูลัสความยืดหยุ่น

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

วรรณกรรม

1. หนังสืออ้างอิงทางกายภาพและทางเทคนิคโดยย่อ ต.1 / ใต้นายพล. เอ็ด เค.พี. ยาโคเลฟ มอสโก: FIZMATGIZ. 1960. - 446 น.
2. หนังสืออ้างอิงเกี่ยวกับการเชื่อมโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก / S.M. กูเรวิช. เคียฟ: Naukova Dumka 2524. 680 น.
3. คู่มือฟิสิกส์เบื้องต้น / N.N. Koshkin, M.G. เชอร์เควิช. ม.วิทยาศาสตร์. 2519 256 น.
4. ตารางปริมาณทางกายภาพ คู่มือ / ศ. ไอ.เค. กิโคอิน. ม.อโตมิซแดท. 2519, 1008 น.

weldworld.com

คุณสมบัติทางกลของโลหะ | สารานุกรมทั่วโลก

คุณสมบัติทางกลของโลหะ เมื่อแรงหรือระบบของแรงกระทำกับตัวอย่างโลหะ มันจะทำปฏิกิริยากับสิ่งนี้โดยการเปลี่ยนรูปร่าง (ทำให้เสียรูป) คุณสมบัติต่างๆ ที่กำหนดพฤติกรรมและสถานะสุดท้ายของตัวอย่างโลหะ ขึ้นอยู่กับชนิดและความเข้มของแรง เรียกว่าคุณสมบัติทางกลของโลหะ

ความเข้มของแรงที่กระทำต่อตัวอย่างเรียกว่าความเค้น และวัดจากแรงทั้งหมดหารด้วยพื้นที่ที่แรงกระทำ การเสียรูปเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ในขนาดของตัวอย่างที่เกิดจากความเค้นที่กระทำ

การเสียรูปทางยางและพลาสติก การทำลาย

หากความเครียดที่ใช้กับตัวอย่างโลหะไม่สูงเกินไป การเสียรูปจะกลายเป็นความยืดหยุ่น ทันทีที่ขจัดความเครียด รูปร่างของมันก็จะกลับคืนมา โครงสร้างโลหะบางประเภทได้รับการออกแบบมาโดยเจตนาเพื่อให้เกิดการบิดเบี้ยวอย่างยืดหยุ่น ดังนั้นสปริงมักจะต้องมีการเปลี่ยนรูปยางยืดที่ค่อนข้างใหญ่ ในกรณีอื่น การเสียรูปยางยืดจะลดลง สะพาน คาน กลไก อุปกรณ์ต่างๆ ถูกทำให้แข็งแรงที่สุด การเสียรูปยางยืดของตัวอย่างโลหะเป็นสัดส่วนกับแรงหรือผลรวมของแรงที่กระทำต่อตัวอย่าง สิ่งนี้แสดงโดยกฎของฮุค ตามความเค้นเท่ากับความเครียดยืดหยุ่นคูณด้วยปัจจัยสัดส่วนคงที่ที่เรียกว่าโมดูลัสความยืดหยุ่น: s = eY โดยที่ s คือความเค้น e คือความเครียดยืดหยุ่นและ Y คือ โมดูลัสความยืดหยุ่น (โมดูลัสของ Young) โมดูลัสยืดหยุ่นของโลหะจำนวนหนึ่งแสดงไว้ในตาราง หนึ่ง.

เมื่อใช้ข้อมูลในตารางนี้ คุณสามารถคำนวณได้ ตัวอย่างเช่น แรงที่จำเป็นในการยืดแท่งเหล็กของหน้าตัดสี่เหลี่ยมที่มีด้าน 1 ซม. คูณ 0.1% ของความยาว:

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

เมื่อความเครียดถูกนำไปใช้กับตัวอย่างโลหะที่เกินขีดจำกัดความยืดหยุ่น จะทำให้เกิดการเสียรูปของพลาสติก (ไม่สามารถย้อนกลับได้) ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงรูปร่างที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ความเค้นที่สูงขึ้นอาจทำให้วัสดุเสียหายได้

เกณฑ์ที่สำคัญที่สุดในการเลือกวัสดุโลหะที่ต้องการความยืดหยุ่นสูงคือความแข็งแรงของผลผลิต เหล็กสปริงที่ดีที่สุดมีโมดูลัสความยืดหยุ่นเกือบเท่ากันกับเหล็กก่อสร้างที่ถูกที่สุด แต่เหล็กสปริงสามารถทนต่อความเค้นได้มากกว่ามาก ดังนั้นจึงมีการเสียรูปที่ยืดหยุ่นมากขึ้นโดยไม่มีการเสียรูปของพลาสติก เนื่องจากมีความแข็งแรงสูงกว่า

คุณสมบัติของพลาสติกของวัสดุที่เป็นโลหะ (เมื่อเทียบกับยางยืด) สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการหลอมรวมและการอบชุบด้วยความร้อน ดังนั้นความแข็งแรงของผลผลิตเหล็กด้วยวิธีเดียวกันจึงสามารถเพิ่มขึ้นได้ 50 เท่า เหล็กบริสุทธิ์เข้าสู่สภาวะลื่นไหลแล้วที่ความเค้น 40 MPa ในขณะที่ความแข็งแรงของผลผลิตของเหล็กที่มีคาร์บอน 0.5% และโครเมียมและนิกเกิลไม่กี่เปอร์เซ็นต์ หลังจากให้ความร้อนถึง 950 ° C และชุบแข็งแล้ว สามารถเข้าถึง 2,000 MPa

เมื่อโหลดวัสดุที่เป็นโลหะเกินกำลังคราก มันจะเปลี่ยนรูปพลาสติกต่อไป แต่จะยากขึ้นเมื่อการเสียรูปดำเนินไป ดังนั้นต้องใช้ความเครียดมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อเพิ่มการเสียรูปเพิ่มเติม ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเสียรูปหรือการชุบแข็งเชิงกล (และการชุบแข็ง) สามารถแสดงให้เห็นได้โดยการบิดหรือดัดลวดโลหะซ้ำๆ งานชุบแข็งของผลิตภัณฑ์โลหะมักดำเนินการในโรงงาน แผ่นทองเหลือง ลวดทองแดง แท่งอลูมิเนียม สามารถรีดเย็นหรือดึงเย็นให้ได้ความแข็งที่จำเป็นสำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ยืด.

ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียดของวัสดุมักจะถูกตรวจสอบโดยการทดสอบแรงดึง และในการทำเช่นนั้น จะได้แผนภาพความเครียด - กราฟที่มีกราฟความเครียดที่วาดตามแกนนอนและแผนภาพความเค้นตามแกนตั้ง (รูปที่ 1) แม้ว่าหน้าตัดของชิ้นงานทดสอบจะลดลง (และความยาวเพิ่มขึ้น) ในความตึง ความเค้นมักจะคำนวณโดยอ้างอิงแรงไปยังพื้นที่หน้าตัดเดิม ไม่ใช่แรงที่ลดลงซึ่งจะทำให้เกิดความเค้นจริง สำหรับสายพันธุ์เล็ก สิ่งนี้ไม่สำคัญมากนัก แต่สำหรับสายพันธุ์ใหญ่ มันสามารถนำไปสู่ความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจน ในรูป รูปที่ 1 แสดงเส้นกราฟความเค้น-ความเค้นสำหรับวัสดุสองชนิดที่มีความเหนียวต่างกัน (พลาสติกคือความสามารถของวัสดุที่จะยืดออกได้โดยไม่แตกหัก แต่ยังไม่มีการกลับเป็นรูปร่างเดิมหลังจากนำโหลดออก) ส่วนเชิงเส้นเริ่มต้นของส่วนโค้งทั้งสองจะสิ้นสุดที่จุดคราก ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการไหลของพลาสติก สำหรับวัสดุที่มีความเหนียวน้อยกว่า จุดสูงสุดบนแผนภาพ คือค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุด ซึ่งสอดคล้องกับความล้มเหลว สำหรับวัสดุที่มีความเหนียวมากขึ้น จะมีค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดเมื่ออัตราการลดลงของหน้าตัดระหว่างการเปลี่ยนรูปมากกว่าอัตราการแข็งตัวของความเครียด ในขั้นตอนนี้ ในระหว่างการทดสอบ การก่อตัวของ "คอ" (การลดลงแบบเร่งในท้องถิ่นในส่วนตัดขวาง) จะเริ่มต้นขึ้น แม้ว่าความสามารถในการรับน้ำหนักของชิ้นงานทดสอบจะลดลง แต่วัสดุในคอยังคงแข็งตัวอยู่ การทดสอบจบลงด้วยการแตกของคอ

ค่าทั่วไปของปริมาณที่แสดงลักษณะความต้านทานแรงดึงของโลหะและโลหะผสมจำนวนหนึ่งแสดงอยู่ในตาราง 2. ง่ายที่จะเห็นว่าค่าเหล่านี้สำหรับวัสดุชนิดเดียวกันอาจแตกต่างกันมากขึ้นอยู่กับการประมวลผล

การบีบอัด

คุณสมบัติของยางยืดและพลาสติกภายใต้แรงกดมักจะคล้ายกับคุณสมบัติที่สังเกตได้จากแรงตึง (รูปที่ 2) เส้นโค้งของความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นระบุและความเครียดระบุในการบีบอัดจะสูงกว่าเส้นโค้งที่สอดคล้องกันสำหรับความตึงเท่านั้น เนื่องจากส่วนตัดขวางของตัวอย่างไม่ลดลง แต่เพิ่มขึ้นระหว่างการบีบอัด หากความเค้นที่แท้จริงและความเค้นที่แท้จริงถูกพล็อตตามแกนของกราฟ เส้นโค้งนั้นก็จะใกล้เคียงกัน ถึงแม้ว่าการแตกหักจะเกิดขึ้นก่อนหน้าในความตึงก็ตาม

ความแข็ง

ความแข็งของวัสดุคือความสามารถในการต้านทานการเสียรูปของพลาสติก เนื่องจากการทดสอบแรงดึงต้องใช้อุปกรณ์ราคาแพงและใช้เวลานาน การทดสอบความแข็งที่ง่ายกว่าจึงมักใช้วิธีการ เมื่อทำการทดสอบตามวิธีของ Brinell และ Rockwell "หัวกด" (ปลายที่มีรูปร่างเป็นลูกกลมหรือพีระมิด) จะถูกกดลงบนพื้นผิวโลหะที่ความเร็วโหลดและความเร็วในการโหลดที่กำหนด ขนาดของงานพิมพ์จะถูกวัด (มักจะทำโดยอัตโนมัติ) และดัชนีความแข็ง (ตัวเลข) จะถูกกำหนดจากมัน ยิ่งพิมพ์เล็ก ความแข็งก็จะยิ่งมากขึ้น ความแข็งและความแข็งแรงของผลผลิตเป็นคุณลักษณะที่เปรียบเทียบกันได้ในระดับหนึ่ง: โดยปกติเมื่อหนึ่งในนั้นเพิ่มขึ้น อีกอันหนึ่งก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

บางคนอาจรู้สึกว่าความแข็งแรงและความแข็งสูงสุดของผลผลิตนั้นเป็นที่ต้องการเสมอในวัสดุที่เป็นโลหะ อันที่จริง นี่ไม่ใช่กรณี และไม่เพียงเพราะเหตุผลทางเศรษฐกิจเท่านั้น (กระบวนการชุบแข็งต้องใช้ต้นทุนเพิ่มเติม)

ประการแรก วัสดุจะต้องถูกขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ และมักใช้กระบวนการ (การรีด การปั๊ม การกด) ซึ่งการเสียรูปของพลาสติกมีบทบาทสำคัญ แม้ว่าการตัดเฉือนบนเครื่องตัดโลหะ การเสียรูปของพลาสติกก็มีความสำคัญมาก หากความแข็งของวัสดุมากเกินไป ก็ต้องใช้แรงมากเกินไปเพื่อให้ได้รูปร่างตามที่ต้องการ อันเป็นผลมาจากการที่เครื่องมือตัดจะสึกหรออย่างรวดเร็ว ความยากลำบากประเภทนี้สามารถลดลงได้ด้วยการใช้โลหะที่อุณหภูมิสูงเมื่ออ่อนลง หากไม่สามารถทำงานร้อนได้ จะใช้การหลอมโลหะ (การให้ความร้อนและความเย็นช้า)

ประการที่สอง เนื่องจากวัสดุโลหะมีความแข็งขึ้น มักจะสูญเสียความเหนียว กล่าวอีกนัยหนึ่ง วัสดุจะเปราะได้หากความแข็งแรงของผลผลิตสูงจนการเสียรูปของพลาสติกไม่เกิดขึ้นกับความเค้นที่ก่อให้เกิดความล้มเหลวในทันที นักออกแบบมักจะต้องเลือกระดับความแข็งและความเหนียวระดับกลาง

แรงกระแทกและความเปราะบาง

ความเหนียวเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับความเปราะบาง นี่คือความสามารถของวัสดุในการต้านทานการแตกหักโดยการดูดซับพลังงานกระแทก ตัวอย่างเช่น แก้วเปราะเพราะไม่สามารถดูดซับพลังงานจากการเสียรูปของพลาสติกได้ ด้วยแรงกระแทกที่แหลมคมพอๆ กันบนแผ่นอะลูมิเนียมอ่อน ความเค้นสูงจึงไม่เกิดขึ้น เนื่องจากอะลูมิเนียมสามารถทำให้เกิดการเสียรูปของพลาสติกซึ่งดูดซับพลังงานกระแทก

มีหลายวิธีในการทดสอบความแข็งแรงของแรงกระแทกของโลหะ เมื่อใช้วิธีชาร์ปี ตัวอย่างโลหะปริซึมแบบมีรอยบากจะถูกแทนที่ด้วยการกระแทกของลูกตุ้มที่หดกลับ งานที่ใช้ในการทำลายตัวอย่างจะถูกกำหนดโดยระยะทางที่ลูกตุ้มเบี่ยงเบนหลังจากการกระแทก การทดสอบดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าเหล็กและโลหะหลายชนิดมีลักษณะเปราะที่อุณหภูมิต่ำ แต่มีความเหนียวที่อุณหภูมิสูง การเปลี่ยนแปลงจากพฤติกรรมเปราะเป็นความเหนียวมักเกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิที่ค่อนข้างแคบ โดยจุดกึ่งกลางเรียกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแบบเปราะ-เหนียว การทดสอบการกระแทกอื่นๆ ยังระบุถึงการมีอยู่ของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว แต่อุณหภูมิการเปลี่ยนภาพที่วัดได้จะแตกต่างกันไปในแต่ละการทดสอบ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความลึกของรอยบาก ขนาดและรูปร่างของตัวอย่าง ตลอดจนวิธีการและความเร็วของการโหลดกระแทก เนื่องจากไม่มีประเภทการทดสอบใดที่ครอบคลุมทุกสภาวะการทำงาน การทดสอบแรงกระแทกจึงมีค่าเพียงเพราะจะช่วยให้สามารถเปรียบเทียบวัสดุต่างๆ ได้ อย่างไรก็ตาม พวกเขาให้ข้อมูลที่สำคัญมากมายเกี่ยวกับผลกระทบของการผสม เทคโนโลยีการแปรรูป และการอบชุบด้วยความร้อนต่อแนวโน้มการแตกหักแบบเปราะ อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของเหล็กที่วัดโดยใช้วิธีชาร์ปี้รูปตัววีสามารถสูงถึง +90°C แต่ด้วยการเพิ่มโลหะผสมที่เหมาะสมและการอบชุบด้วยความร้อน จึงสามารถลดลงได้ถึง -130°C

การแตกหักของเหล็กที่เปราะบางเป็นสาเหตุของอุบัติเหตุมากมาย เช่น ท่อส่งระเบิดที่ไม่คาดคิด การระเบิดของภาชนะรับความดันและถังเก็บน้ำ และการพังทลายของสะพาน ตัวอย่างที่รู้จักกันดีที่สุดคือเรือชั้นลิเบอร์ตี้จำนวนมากซึ่งตัวเรือแยกออกจากกันโดยไม่คาดคิดขณะแล่นเรือ จากการตรวจสอบพบว่า ความล้มเหลวของเรือ Liberty นั้นเกิดจากเทคโนโลยีการเชื่อมที่ไม่เหมาะสมซึ่งทำให้เกิดความเครียดภายใน การควบคุมองค์ประกอบของการเชื่อมที่ไม่ดี และข้อบกพร่องของโครงสร้าง ข้อมูลที่ได้รับจากการทดสอบในห้องปฏิบัติการทำให้สามารถลดโอกาสที่เกิดอุบัติเหตุดังกล่าวได้อย่างมาก อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแบบเปราะบางของวัสดุบางชนิด เช่น ทังสเตน ซิลิกอน และโครเมียม อยู่ภายใต้สภาวะปกติที่สูงกว่าอุณหภูมิห้องมาก วัสดุดังกล่าวมักจะถือว่าเปราะและสามารถขึ้นรูปได้โดยการเปลี่ยนรูปพลาสติกเมื่อถูกความร้อนเท่านั้น ในเวลาเดียวกัน ทองแดง อะลูมิเนียม ตะกั่ว นิกเกิล สแตนเลสบางเกรด และโลหะและโลหะผสมอื่นๆ จะไม่เปราะเลยเมื่ออุณหภูมิลดลง แม้ว่าจะทราบกันดีอยู่แล้วเกี่ยวกับการแตกหักแบบเปราะ แต่ปรากฏการณ์นี้ยังไม่สามารถเข้าใจได้อย่างสมบูรณ์

ความเหนื่อยล้า.

ความเหนื่อยล้าคือการทำลายโครงสร้างภายใต้การกระทำของโหลดแบบวนรอบ เมื่อชิ้นส่วนงอในทิศทางเดียวหรืออีกด้านหนึ่ง พื้นผิวของชิ้นส่วนจะถูกรับแรงกดและแรงตึงสลับกัน ด้วยรอบการโหลดจำนวนมากเพียงพอ ความล้มเหลวสามารถทำให้เกิดความเครียดที่ต่ำกว่าที่เกิดความล้มเหลวในกรณีของการโหลดครั้งเดียว ความเค้นสลับกันทำให้เกิดการเสียรูปของพลาสติกเฉพาะที่และการชุบแข็งของวัสดุ ส่งผลให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ความเข้มข้นของความเครียดใกล้กับปลายของรอยแตกดังกล่าวทำให้พวกเขาเติบโต ในตอนแรก รอยแตกจะเติบโตอย่างช้าๆ แต่เมื่อหน้าตัดของโหลดลดลง ความเค้นที่ส่วนปลายของรอยแตกจะเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ รอยร้าวจะเติบโตเร็วขึ้นและเร็วขึ้น และในที่สุดก็จะกระจายไปทั่วทุกส่วนของชิ้นส่วนในทันที ดูเพิ่มเติมที่ กลไกการทำลายล้าง

ความล้าเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลวของโครงสร้างภายใต้สภาวะการทำงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อ่อนไหวต่อสิ่งนี้คือชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ทำงานภายใต้สภาวะโหลดแบบวน ในอุตสาหกรรมอากาศยาน ความเหนื่อยล้ากลายเป็นปัญหาที่สำคัญมากเนื่องจากการสั่นสะเทือน เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวเมื่อยล้า จำเป็นต้องตรวจสอบและเปลี่ยนชิ้นส่วนของเครื่องบินและเฮลิคอปเตอร์เป็นประจำ

คืบ

คืบ (หรือคืบ) เป็นการเพิ่มขึ้นช้าในการเสียรูปพลาสติกของโลหะภายใต้ภาระคงที่ ด้วยการถือกำเนิดของเครื่องยนต์ไอพ่น กังหันก๊าซ และจรวด คุณสมบัติของวัสดุที่อุณหภูมิสูงจึงมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในหลาย ๆ ด้านของเทคโนโลยี การพัฒนาเพิ่มเติมถูกจำกัดด้วยข้อจำกัดที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูงของวัสดุ

ที่อุณหภูมิปกติ การเปลี่ยนรูปของพลาสติกจะเกิดขึ้นเกือบจะในทันทีที่มีการใช้ความเค้นที่เหมาะสม และจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยหลังจากนั้น ที่อุณหภูมิสูง โลหะไม่เพียงแต่จะนิ่มลงเท่านั้น แต่ยังทำให้เสียรูปในลักษณะที่การเสียรูปยังคงเติบโตตามกาลเวลา การเสียรูปหรือการคืบที่ขึ้นกับเวลานี้สามารถจำกัดอายุการใช้งานของโครงสร้างที่ต้องทำงานที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน

ยิ่งความเครียดและอุณหภูมิยิ่งสูงขึ้น อัตราการคืบคลานก็จะยิ่งมากขึ้น เส้นโค้งการคืบโดยทั่วไปจะแสดงในรูปที่ 3. หลังจากระยะเริ่มต้นของการคืบเร็ว (ไม่คงที่) ความเร็วนี้จะลดลงและเกือบจะคงที่ ก่อนการทำลาย อัตราการคืบคลานจะเพิ่มขึ้นอีกครั้ง อุณหภูมิที่คืบกลายเป็นวิกฤตจะแตกต่างกันไปตามโลหะต่างๆ บริษัทโทรศัพท์มีความกังวลเกี่ยวกับการคืบคลานของสายเคเบิลหุ้มตะกั่วเหนือศีรษะที่ทำงานที่อุณหภูมิแวดล้อมปกติ ในขณะที่โลหะผสมพิเศษบางชนิดสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียสโดยไม่เกิดการคืบคลานมากเกินไป

อายุการใช้งานของชิ้นส่วนภายใต้สภาวะการคืบสามารถกำหนดได้จากการเสียรูปหรือความล้มเหลวสูงสุดที่อนุญาต และผู้ออกแบบต้องคำนึงถึงสองตัวเลือกนี้เสมอ ความเหมาะสมของวัสดุสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาสำหรับการทำงานในระยะยาวที่อุณหภูมิสูง เช่น ใบพัดกังหัน เป็นการยากที่จะประเมินล่วงหน้า การทดสอบเมื่อเวลาผ่านไปเท่ากับอายุการใช้งานที่คาดไว้มักจะเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ และผลการทดสอบระยะสั้น (แบบเร่ง) นั้นไม่ง่ายนักที่จะคาดการณ์ถึงระยะเวลาที่นานขึ้น เนื่องจากลักษณะของการทำลายอาจเปลี่ยนแปลงได้ แม้ว่าคุณสมบัติทางกลของซูเปอร์อัลลอยด์จะดีขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่ความท้าทายสำหรับนักฟิสิกส์โลหะและนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุก็คือการสร้างวัสดุที่สามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้นได้เสมอ ดูเพิ่มเติมที่ วิทยาศาสตร์โลหะกายภาพ

โครงสร้างคริสตัล

ข้างต้น เราได้พูดถึงกฎทั่วไปของพฤติกรรมของโลหะภายใต้การกระทำของแรงทางกล เพื่อให้เข้าใจปรากฏการณ์ที่สอดคล้องกันมากขึ้น จำเป็นต้องพิจารณาโครงสร้างอะตอมของโลหะ โลหะแข็งทั้งหมดเป็นสารที่เป็นผลึก ประกอบด้วยผลึกหรือเม็ดเล็ก ๆ การจัดเรียงของอะตอมที่สอดคล้องกับโครงตาข่ายสามมิติปกติ โครงสร้างผลึกของโลหะสามารถคิดได้ว่าประกอบด้วยระนาบอะตอมหรือชั้นต่างๆ เมื่อใช้แรงเฉือน (แรงที่ทำให้ตัวอย่างโลหะสองระนาบที่อยู่ติดกันเลื่อนข้ามกันในทิศทางตรงกันข้าม) อะตอมหนึ่งชั้นสามารถเคลื่อนระยะทางระหว่างอะตอมทั้งหมดได้ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะส่งผลต่อรูปร่างของพื้นผิว แต่ไม่ใช่โครงสร้างผลึก หากชั้นหนึ่งเคลื่อนที่เป็นระยะทางหลายช่วงระหว่างอะตอม จะเกิด "ขั้นตอน" ขึ้นบนพื้นผิว แม้ว่าอะตอมแต่ละตัวจะเล็กเกินกว่าจะมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ แต่ขั้นตอนที่เกิดขึ้นจากการเลื่อนจะมองเห็นได้ชัดเจนภายใต้กล้องจุลทรรศน์และเรียกว่าเส้นเลื่อน

วัตถุโลหะทั่วไปที่เราพบทุกวันคือคริสตัลไลน์ เช่น คริสตัลไลน์ ประกอบด้วยคริสตัลจำนวนมาก ซึ่งแต่ละอันมีทิศทางของระนาบอะตอมเป็นของตัวเอง การเสียรูปของโลหะพอลิคริสตัลไลน์ธรรมดานั้นเหมือนกับการเสียรูปของผลึกเดี่ยวที่เกิดขึ้นเนื่องจากการเลื่อนไปตามระนาบอะตอมในแต่ละคริสตัล การเลื่อนของผลึกทั้งก้อนที่เห็นได้ชัดเจนตามแนวขอบจะสังเกตได้เฉพาะภายใต้สภาวะการคืบคลานที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น ขนาดเฉลี่ยของคริสตัลหนึ่งเม็ดหรือเกรน สามารถมีได้ตั้งแต่หนึ่งในพันถึงหลายสิบของเซนติเมตร ควรใช้กรวดละเอียดกว่า เนื่องจากคุณสมบัติทางกลของโลหะเนื้อละเอียดดีกว่าเม็ดหยาบ นอกจากนี้ โลหะเนื้อละเอียดยังเปราะน้อยกว่า

ลื่นและคลาดเคลื่อน

กระบวนการเลื่อนได้รับการศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลึกเดี่ยวของโลหะที่ปลูกในห้องปฏิบัติการ เป็นที่ชัดเจนว่าการลื่นนั้นเกิดขึ้นในทิศทางที่แน่นอนและโดยปกติบนระนาบที่กำหนดไว้อย่างดีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผลึกเดี่ยวที่เกิดการเสียรูปที่ความเค้นต่ำมากด้วย การเปลี่ยนแปลงของผลึกเดี่ยวไปสู่สถานะการไหลเริ่มต้นสำหรับอะลูมิเนียมที่ 1 และสำหรับเหล็กที่ 15–25 MPa ในทางทฤษฎี การเปลี่ยนแปลงนี้ในทั้งสองกรณีควรเกิดขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าประมาณ 10,000 MPa ความคลาดเคลื่อนระหว่างข้อมูลการทดลองและการคำนวณเชิงทฤษฎียังคงเป็นปัญหาสำคัญมาหลายปี ในปีพ.ศ. 2477 เทย์เลอร์ โปลันยี และโอโรวัน ได้เสนอคำอธิบายตามแนวคิดเรื่องความบกพร่องในโครงสร้างผลึก พวกเขาแนะนำว่าในระหว่างการเลื่อน การกระจัดครั้งแรกเกิดขึ้นที่จุดหนึ่งในระนาบอะตอม ซึ่งจะแพร่กระจายผ่านคริสตัล ขอบเขตระหว่างบริเวณที่เคลื่อนที่และไม่เคลื่อนที่ (รูปที่ 4) เป็นข้อบกพร่องเชิงเส้นในโครงสร้างผลึก เรียกว่าความคลาดเคลื่อน (ในรูป เส้นนี้จะเข้าไปในผลึกในแนวตั้งฉากกับระนาบของรูป) เมื่อใช้แรงเฉือนกับคริสตัล ความคลาดเคลื่อนจะเคลื่อนที่ ทำให้มันลื่นไถลไปตามระนาบที่คริสตัลอยู่ หลังจากที่เกิดการเคลื่อนตัว พวกมันเคลื่อนตัวผ่านคริสตัลได้ง่ายมาก ซึ่งอธิบายถึง "ความนุ่มนวล" ของผลึกเดี่ยว

ในผลึกโลหะ มักจะมีความคลาดเคลื่อนหลายอย่าง (ความยาวรวมของการเคลื่อนตัวในผลึกโลหะอบอ่อนหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตรอาจมากกว่า 10 กม.) แต่ในปี พ.ศ. 2495 นักวิทยาศาสตร์จากห้องทดลองของ Bell Telephone Corporation ได้ทดสอบเคราดีบุกที่บางมากเพื่อการดัด พบว่ากำลังดัดงอของผลึกดังกล่าวใกล้เคียงกับค่าทางทฤษฎีสำหรับคริสตัลที่สมบูรณ์แบบ ต่อมาพบหนวดที่แข็งแรงมากและโลหะอื่นๆ อีกมากมาย สันนิษฐานว่าความแข็งแกร่งสูงดังกล่าวเกิดจากการที่ผลึกดังกล่าวไม่มีความคลาดเคลื่อนเลย หรือมีความเคลื่อนไปตลอดความยาวของผลึก

ผลกระทบของอุณหภูมิ

ผลกระทบของอุณหภูมิที่สูงขึ้นสามารถอธิบายได้ในแง่ของความคลาดเคลื่อนและโครงสร้างเกรน ความคลาดเคลื่อนจำนวนมากในผลึกของโลหะชุบแข็งด้วยความเครียดทำให้โครงผลึกบิดเบี้ยวและเพิ่มพลังงานของคริสตัล เมื่อโลหะถูกทำให้ร้อน อะตอมจะเคลื่อนที่และจัดเรียงใหม่เป็นผลึกใหม่ที่สมบูรณ์แบบยิ่งขึ้น มีความคลาดเคลื่อนน้อยลง การตกผลึกซ้ำนี้เกี่ยวข้องกับการทำให้อ่อนตัว ซึ่งสังเกตได้ระหว่างการหลอมโลหะ

www.krugosvet.ru

โมดูลัสของตารางยัง โมดูลัสยืดหยุ่น คำจำกัดความของโมดูลัสของ Young

www.kilomol.ru

โมดูลียืดหยุ่นและอัตราส่วนปัวซองสำหรับวัสดุบางชนิด 013

รองพื้นใต้ถุนบ้านลึกแค่ไหน

งานหลักของการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างหนึ่งคือการเลือกใช้วัสดุก่อสร้างและส่วนที่ดีที่สุดของโปรไฟล์ จำเป็นต้องหาขนาดที่มีมวลน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อรักษารูปร่างของระบบภายใต้อิทธิพลของโหลด

ตัวอย่างเช่น คานเหล็ก I-beam ควรใช้จำนวนเท่าใดในการขยายช่วงของโครงสร้าง หากเราใช้โปรไฟล์ที่มีขนาดต่ำกว่าที่กำหนด เราจะรับประกันว่าโครงสร้างจะถูกทำลาย หากมากไปกว่านี้ สิ่งนี้นำไปสู่การใช้โลหะอย่างไม่มีประสิทธิภาพ และส่งผลให้โครงสร้างที่หนักขึ้น การติดตั้งที่ยากขึ้น และต้นทุนทางการเงินที่เพิ่มขึ้น ความรู้เกี่ยวกับแนวคิดเช่นโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กจะให้คำตอบสำหรับคำถามข้างต้น และจะหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดปัญหาเหล่านี้ในขั้นตอนการผลิตแรกสุด

แนวคิดทั่วไป

โมดูลัสความยืดหยุ่น (หรือเรียกอีกอย่างว่าโมดูลัสของยัง) เป็นหนึ่งในตัวชี้วัดคุณสมบัติทางกลของวัสดุ ซึ่งกำหนดลักษณะความต้านทานต่อการเปลี่ยนรูปแบบแรงดึง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ค่าของมันบ่งบอกถึงความเป็นพลาสติกของวัสดุ ยิ่งโมดูลัสความยืดหยุ่นสูง แท่งใดๆ ก็จะยืดน้อยลง สิ่งอื่นๆ ทั้งหมดเท่ากัน (ค่าโหลด พื้นที่หน้าตัด ฯลฯ)

ในทฤษฎีความยืดหยุ่น โมดูลัสของ Young เขียนแทนด้วยตัวอักษร E ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของกฎของฮุค มันเกี่ยวข้องกับความเค้นที่เกิดขึ้นในวัสดุและการเสียรูป

ตามระบบมาตรฐานสากลของหน่วยวัดเป็น MPa แต่ในทางปฏิบัติ วิศวกรต้องการใช้ขนาด kgf / cm2

การกำหนดโมดูลัสความยืดหยุ่นนั้นดำเนินการโดยสังเกตในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ สาระสำคัญของวิธีนี้อยู่ที่การแตกตัวอย่างวัสดุรูปดัมเบลล์บนอุปกรณ์พิเศษ เมื่อได้เรียนรู้ความเครียดและการยืดตัวของตัวอย่างที่ถูกทำลาย ตัวแปรเหล่านี้จะถูกหารด้วยกันเอง เพื่อให้ได้โมดูลัสของ Young

เราทราบทันทีว่าวิธีนี้กำหนดโมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุพลาสติก เช่น เหล็ก ทองแดง และอื่นๆ วัสดุเปราะ - เหล็กหล่อ, คอนกรีต - ถูกบีบอัดจนเกิดรอยแตก

ลักษณะเพิ่มเติมของคุณสมบัติทางกล

โมดูลัสความยืดหยุ่นทำให้สามารถทำนายพฤติกรรมของวัสดุได้เฉพาะเมื่อทำงานในแรงอัดหรือแรงตึงเท่านั้น เมื่อมีโหลดประเภทต่าง ๆ เช่น การบด การตัด การดัด ฯลฯ จะต้องแนะนำพารามิเตอร์เพิ่มเติม:

• ความแข็งแกร่งเป็นผลคูณของโมดูลัสความยืดหยุ่นและพื้นที่หน้าตัดของโปรไฟล์ ด้วยขนาดของความแข็งแกร่ง เราสามารถตัดสินความเป็นพลาสติกไม่ใช่วัสดุ แต่เป็นการประกอบโครงสร้างโดยรวม วัดเป็นกิโลกรัมแรง
• การยืดตัวตามยาวสัมพัทธ์แสดงอัตราส่วนของการยืดตัวแบบสัมบูรณ์ของตัวอย่างต่อความยาวทั้งหมดของตัวอย่าง ตัวอย่างเช่น ใช้แรงบางอย่างกับแท่งยาว 100 มม. ส่งผลให้ขนาดลดลง 5 มม. หารการยืดตัว (5 มม.) ด้วยความยาวดั้งเดิม (100 มม.) เราจะได้การยืดแบบสัมพัทธ์เท่ากับ 0.05 ตัวแปรเป็นปริมาณที่ไม่มีมิติ ในบางกรณี เพื่อความสะดวกในการรับรู้ จะแปลเป็นเปอร์เซ็นต์
• การยืดตามขวางแบบสัมพัทธ์คำนวณในลักษณะเดียวกับย่อหน้าด้านบน แต่แทนที่จะพิจารณาความยาว เส้นผ่านศูนย์กลางของแท่งไม้จะนำมาพิจารณาที่นี่ การทดลองแสดงให้เห็นว่าสำหรับวัสดุส่วนใหญ่ การยืดตัวตามขวางจะน้อยกว่าการยืดตามยาว 3-4 เท่า
• อัตราส่วนการต่อยคืออัตราส่วนของความเครียดตามยาวสัมพัทธ์ต่อความเครียดตามขวางสัมพัทธ์ พารามิเตอร์นี้ช่วยให้คุณอธิบายการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้อย่างเต็มที่ภายใต้อิทธิพลของโหลด
• โมดูลัสเฉือนแสดงคุณลักษณะของสมบัติการยืดหยุ่นเมื่อตัวอย่างอยู่ภายใต้ความเค้นในแนวสัมผัส กล่าวคือ ในกรณีที่เวกเตอร์แรงพุ่งไปที่ 90 องศากับพื้นผิวของร่างกาย ตัวอย่างของการรับน้ำหนักดังกล่าว ได้แก่ งานหมุดย้ำด้วยแรงเฉือน ตะปูในการทุบ และอื่นๆ โดยทั่วไปแล้ว โมดูลัสแรงเฉือนสัมพันธ์กับแนวคิดเช่นความหนืดของวัสดุ
• โมดูลัสของความยืดหยุ่นจำนวนมากมีลักษณะเฉพาะโดยการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของวัสดุเพื่อการใช้งานที่สม่ำเสมอและหลากหลายของโหลด เป็นอัตราส่วนของแรงดันปริมาตรต่อความเครียดอัดเชิงปริมาตร ตัวอย่างของงานดังกล่าวคือ ตัวอย่างที่หย่อนลงไปในน้ำ ซึ่งได้รับผลกระทบจากแรงดันของเหลวทั่วทั้งบริเวณ

นอกเหนือจากข้างต้น ควรกล่าวไว้ว่าวัสดุบางชนิดมีคุณสมบัติทางกลที่แตกต่างกันไปตามทิศทางของน้ำหนักบรรทุก วัสดุดังกล่าวมีลักษณะเป็นแอนไอโซทรอปิก ตัวอย่างที่ชัดเจน ได้แก่ ไม้ พลาสติกลามิเนต หินบางชนิด ผ้า และอื่นๆ

วัสดุไอโซโทรปิกมีคุณสมบัติเชิงกลเหมือนกันและมีการเสียรูปยืดหยุ่นในทุกทิศทาง เหล่านี้รวมถึงโลหะ (เหล็ก เหล็กหล่อ ทองแดง อลูมิเนียม ฯลฯ) พลาสติกไม่มีชั้น หินธรรมชาติ คอนกรีต ยาง

ค่าของโมดูลัสความยืดหยุ่น

ควรสังเกตว่าโมดูลัสของ Young ไม่ใช่ค่าคงที่ แม้แต่วัสดุชนิดเดียวกันก็สามารถผันผวนได้ขึ้นอยู่กับจุดที่ใช้แรง

วัสดุพลาสติกยืดหยุ่นบางชนิดมีโมดูลัสความยืดหยุ่นคงที่มากหรือน้อยเมื่อทำงานทั้งในแรงอัดและแรงตึง: ทองแดง อะลูมิเนียม เหล็ก ในกรณีอื่นๆ ความยืดหยุ่นอาจแตกต่างกันไปตามรูปร่างของโปรไฟล์

ต่อไปนี้คือตัวอย่างค่าโมดูลัสของ Young (หน่วยเป็นล้าน kgf/cm2) สำหรับวัสดุบางชนิด:

• ทองเหลือง - 1.01.
• บรอนซ์ - 1.00.
• อิฐก่ออิฐ - 0.03
• หินแกรนิตก่ออิฐ - 0.09
• คอนกรีต - 0.02
• ไม้ตามเส้นใย - 0.1
• ไม้ข้ามเส้นใย - 0.005
• อะลูมิเนียม - 0.7.

พิจารณาความแตกต่างในการอ่านค่าระหว่างโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็ก ขึ้นอยู่กับเกรด

ก่อนที่คุณจะใช้วัสดุใดๆ ในงานก่อสร้าง คุณควรทำความคุ้นเคยกับลักษณะทางกายภาพของวัสดุนั้น เพื่อที่จะรู้ว่าจะจัดการกับมันอย่างไร ผลกระทบทางกลใดที่ยอมรับได้ และอื่นๆ ลักษณะสำคัญประการหนึ่งที่มักให้ความสนใจคือโมดูลัสความยืดหยุ่น

ด้านล่างเราจะพิจารณาแนวคิดนี้เอง รวมถึงค่านี้ที่สัมพันธ์กับหนึ่งในวัสดุที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในงานก่อสร้างและซ่อมแซม - เหล็กกล้า ตัวชี้วัดเหล่านี้จะได้รับการพิจารณาสำหรับวัสดุอื่นๆ เพื่อเป็นตัวอย่าง

โมดูลัสความยืดหยุ่น - มันคืออะไร?

โมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุเรียกว่า ชุดของปริมาณทางกายภาพซึ่งเป็นลักษณะความสามารถของร่างกายที่มั่นคงในการทำให้เสียรูปอย่างยืดหยุ่นภายใต้สภาวะของการใช้แรงกับมัน มันแสดงด้วยตัวอักษร E ดังนั้นจะมีการกล่าวถึงในตารางทั้งหมดที่จะกล่าวถึงในบทความต่อไป

ไม่สามารถโต้แย้งได้ว่ามีทางเดียวเท่านั้นที่จะกำหนดมูลค่าของความยืดหยุ่นได้ แนวทางที่แตกต่างกันในการศึกษาปริมาณนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่ามีแนวทางที่แตกต่างกันหลายวิธีในคราวเดียว ด้านล่างนี้เป็นวิธีหลักสามวิธีในการคำนวณตัวบ่งชี้ของคุณลักษณะนี้สำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน:

ตารางตัวชี้วัดความยืดหยุ่นของวัสดุ

ก่อนดำเนินการโดยตรงกับคุณสมบัติของเหล็ก ให้เราพิจารณาตัวอย่างและข้อมูลเพิ่มเติม ตารางที่มีข้อมูลเกี่ยวกับค่านี้ที่สัมพันธ์กับวัสดุอื่นๆ ข้อมูลมีหน่วยวัดเป็น MPa.

โมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุต่างๆ

ดังที่คุณเห็นจากตารางด้านบน ค่านี้แตกต่างกันสำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ตัวบ่งชี้จะแตกต่างกัน หากพิจารณาตัวเลือกใดตัวเลือกหนึ่งสำหรับการคำนวณตัวบ่งชี้นี้ ทุกคนมีอิสระที่จะเลือกตัวเลือกในการศึกษาตัวบ่งชี้ที่เหมาะกับเขาที่สุด ควรพิจารณาโมดูลัสของ Young ดีกว่า เนื่องจากมักใช้เฉพาะเพื่อกำหนดลักษณะเฉพาะของวัสดุในเรื่องนี้

หลังจากที่เราทำความคุ้นเคยกับข้อมูลของคุณลักษณะนี้ของวัสดุอื่นๆ ได้คร่าวๆ แล้ว เราจะดำเนินการโดยตรงที่คุณลักษณะของเหล็กแยกกัน

เริ่ม มาดูเลขเด็ดกันและได้รับตัวบ่งชี้ต่างๆ ของคุณลักษณะนี้สำหรับเหล็กและโครงสร้างเหล็กประเภทต่างๆ:

• โมดูลัสความยืดหยุ่น (E) สำหรับการหล่อ การเสริมเหล็กแผ่นรีดร้อนจากเกรดเหล็กที่เรียกว่า St.3 และ St. 5 เท่ากับ 2.1*106 กก./ซม.^2
• สำหรับเหล็กเช่น 25G2S และ 30KhG2S ค่านี้คือ 2 * 106 กก. / ซม. ^ 2
• สำหรับลวดที่มีโปรไฟล์เป็นระยะและลวดกลมดึงเย็นมีค่าความยืดหยุ่นเท่ากับ 1.8 * 106 กก. / ซม. ^ 2 สำหรับการเสริมแรงแบบรีดเย็น ตัวชี้วัดจะคล้ายคลึงกัน
• สำหรับเส้นและมัดของลวดที่มีความแข็งแรงสูง ค่าคือ 2 10 6 กก. / ซม. ^ 2
• สำหรับเชือกเกลียวเหล็กและเชือกที่มีแกนโลหะ ค่าคือ 1.5·10 4 กก./ซม.^2 ในขณะที่สำหรับสายเคเบิลที่มีแกนออร์แกนิก ค่านี้จะต้องไม่เกิน 1.3·10 6 กก./ซม.^2
• โมดูลัสเฉือน (G) สำหรับเหล็กแผ่นรีดคือ 8.4·10 6 กก./ซม.^2
• และสุดท้ายอัตราส่วนของปัวซองสำหรับเหล็กเท่ากับ 0.3

ข้อมูลเหล่านี้เป็นข้อมูลทั่วไปสำหรับประเภทของเหล็กและผลิตภัณฑ์เหล็ก แต่ละค่าคำนวณตามกฎทางกายภาพทั้งหมดและคำนึงถึงความสัมพันธ์ที่มีอยู่ทั้งหมดที่ใช้เพื่อให้ได้ค่าของคุณลักษณะนี้

ข้อมูลทั่วไปทั้งหมดเกี่ยวกับคุณลักษณะของเหล็กนี้จะได้รับด้านล่าง ค่าจะได้รับเป็น n เกี่ยวกับโมดูลัสของยังและตามโมดูลัสเฉือน ทั้งในหน่วยวัดเดียว (MPa) และหน่วยอื่นๆ (กก. / ซม. 2 นิวตัน * ตร.ม.)

เหล็กและเกรดต่างๆ มากมาย

ค่าของดัชนีความยืดหยุ่นของเหล็กแตกต่างกันตั้งแต่ มีหลายโมดูลซึ่งคำนวณและคำนวณต่างกัน เราสามารถสังเกตเห็นความจริงที่ว่า โดยหลักการแล้ว ตัวชี้วัดไม่แตกต่างกันมากนัก ซึ่งเป็นพยานถึงการศึกษาที่แตกต่างกันเกี่ยวกับความยืดหยุ่นของวัสดุต่างๆ แต่ไม่คุ้มค่าที่จะลงลึกในการคำนวณ สูตรและค่าทั้งหมด เนื่องจากการเลือกค่าความยืดหยุ่นบางอย่างก็เพียงพอแล้วที่จะนำไปใช้ในอนาคต

อย่างไรก็ตาม หากคุณไม่แสดงค่าทั้งหมดตามอัตราส่วนตัวเลข แต่ให้นำทันทีและคำนวณให้ครบถ้วน ลักษณะของเหล็กนี้จะเท่ากับ: Е=200,000 MPa หรือ Е=2,039,000 กก./ซม.^2.

ข้อมูลนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจแนวคิดของโมดูลัสความยืดหยุ่น และทำความคุ้นเคยกับค่านิยมหลักของคุณลักษณะนี้สำหรับเหล็ก ผลิตภัณฑ์เหล็ก ตลอดจนวัสดุอื่นๆ อีกหลายอย่าง

ควรจำไว้ว่าตัวบ่งชี้โมดูลัสยืดหยุ่นนั้นแตกต่างกันสำหรับโลหะผสมเหล็กที่แตกต่างกันและสำหรับโครงสร้างเหล็กที่แตกต่างกันที่มีสารประกอบอื่นในองค์ประกอบ แต่แม้ในสภาวะดังกล่าว เราสามารถสังเกตได้ว่าตัวชี้วัดไม่แตกต่างกันมากนัก ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กนั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้าง เช่นเดียวกับปริมาณคาร์บอน วิธีการแปรรูปเหล็กร้อนหรือเย็นก็ไม่อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อตัวบ่งชี้นี้เช่นกัน

stanok.guru

ค่าความต้านทานที่คำนวณได้และโมดูลัสความยืดหยุ่นของคอนกรีตหนัก MPa

ตารางที่ 2

บันทึก.
โดยประมาณ
ความต้านทานคอนกรีตสำหรับขีด จำกัด
สถานะของกลุ่มที่ 2 เท่ากับบรรทัดฐาน:
R ข , ser
= R ข , น ;
R bt , ser
= R
bt , น .

ความต้านทานที่คำนวณและโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กเสริมบาง MPa

ตาราง
3

บันทึก.
โดยประมาณ
ความต้านทานเหล็กสำหรับสุดยอด
สถานะของกลุ่มที่ 2 เท่ากัน
กฎเกณฑ์: R ส , ser
= R ส , น .

studfiles.net

ตัวอย่าง 3.5 ตรวจสอบส่วนของคอลัมน์ไอบีมสำหรับการบีบอัด

จำเป็นต้องตรวจสอบส่วนของคอลัมน์ที่ทำด้วย I-beam 20K1 ตาม STO ASChM 20-93 จากเหล็ก C235

แรงอัด: N=600kN.

ความสูงของคอลัมน์: ล=4.5ม.

ปัจจัยความยาวที่มีประสิทธิภาพ: μ x =1.0; μy=1.0.

การตัดสินใจ.
ความต้านทานการออกแบบของเหล็ก C235: R y \u003d 230N / mm 2 \u003d 23.0 kN / cm 2
โมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็ก C235: E \u003d 2.06x10 5 N / mm 2
ค่าสัมประสิทธิ์สภาพการทำงานสำหรับเสาของอาคารสาธารณะที่โหลดคงที่ γ c = 0.95
พบพื้นที่หน้าตัดขององค์ประกอบตามการแบ่งประเภทสำหรับ I-beam 20K1: A \u003d 52.69 cm 2
รัศมีการหมุนวนของส่วนที่สัมพันธ์กับแกน x ตามการแบ่งประเภท: i x \u003d 4.99 ซม.
รัศมีการหมุนของส่วนที่สัมพันธ์กับแกน y ยังเป็นไปตามการแบ่งประเภท: i y \u003d 8.54 ซม.
ความยาวโดยประมาณของคอลัมน์ถูกกำหนดโดยสูตร:
l ef,x \u003d μ x l x \u003d 1.0 * 4.5 \u003d 4.5 ม.
l ef,y \u003d μ y l y \u003d 1.0 * 4.5 \u003d 4.5 ม.
ความยืดหยุ่นของส่วนเกี่ยวกับแกน x: λ x \u003d l x / i x \u003d 450 / 4.99 \u003d 90.18
ความยืดหยุ่นของส่วนเกี่ยวกับแกน y: λ y \u003d l y /i y \u003d 450 / 8.54 \u003d 52.69
ความยืดหยุ่นสูงสุดที่อนุญาตสำหรับองค์ประกอบที่ถูกบีบอัด (คอร์ด เหล็กค้ำยัน และเสาส่งสัญญาณปฏิกิริยารองรับ: โครงสร้างเชิงพื้นที่จากมุมเดียว โครงสร้างเชิงพื้นที่จากท่อและมุมคู่ที่มากกว่า 50 ม.) ลู = 120.
ตรวจสอบเงื่อนไข : x< λ u ; λ y < λ u:
90,18 < 120; 52,69 < 120 - เป็นไปตามเงื่อนไข
มีการตรวจสอบความเสถียรของส่วนต่างๆ เพื่อความยืดหยุ่นสูงสุด ในตัวอย่างนี้ λ max = 90.18
เงื่อนไขสำหรับความยืดหยุ่นขององค์ประกอบถูกกำหนดโดยสูตร:
λ’ = λ√(R y /E) = 90.18√(230/2.06*10 5) = 3.01
ค่าสัมประสิทธิ์ α และ β นำมาตามประเภทของส่วนสำหรับลำแสง I α = 0.04; β = 0.09
ค่าสัมประสิทธิ์ 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
ค่าสัมประสิทธิ์ความคงตัวถูกกำหนดโดยสูตร:
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
ค่าสัมประสิทธิ์ φ ยังสามารถนำมาจากตารางตามประเภทของส่วนและ λ'
ตรวจสอบสภาพ: N/φAR y γ c ≤ 1,
600,0/(0,643*52,69*23,0*0,95) = 0,81 ≤ 1.
เนื่องจากการคำนวณทำขึ้นเพื่อความยืดหยุ่นสูงสุดเกี่ยวกับแกน x จึงไม่จำเป็นต้องตรวจสอบเกี่ยวกับแกน y

ตัวอย่าง:

spravkidoc.ru

โมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กในหน่วย kgf \ cm2 ตัวอย่าง

งานหลักของการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างหนึ่งคือการเลือกใช้วัสดุก่อสร้างและส่วนที่ดีที่สุดของโปรไฟล์ จำเป็นต้องหาขนาดที่มีมวลน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อรักษารูปร่างของระบบภายใต้อิทธิพลของโหลด

ตัวอย่างเช่น คานเหล็ก I-beam ควรใช้จำนวนเท่าใดในการขยายช่วงของโครงสร้าง หากเราใช้โปรไฟล์ที่มีขนาดต่ำกว่าที่กำหนด เราจะรับประกันว่าโครงสร้างจะถูกทำลาย หากมากไปกว่านี้ สิ่งนี้นำไปสู่การใช้โลหะอย่างไม่มีประสิทธิภาพ และส่งผลให้โครงสร้างที่หนักขึ้น การติดตั้งที่ยากขึ้น และต้นทุนทางการเงินที่เพิ่มขึ้น ความรู้เกี่ยวกับแนวคิดเช่นโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กจะให้คำตอบสำหรับคำถามข้างต้น และจะหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดปัญหาเหล่านี้ในขั้นตอนการผลิตแรกสุด

แนวคิดทั่วไป

โมดูลัสความยืดหยุ่น (หรือเรียกอีกอย่างว่าโมดูลัสของยัง) เป็นหนึ่งในตัวชี้วัดคุณสมบัติทางกลของวัสดุ ซึ่งกำหนดลักษณะความต้านทานต่อการเปลี่ยนรูปแบบแรงดึง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ค่าของมันบ่งบอกถึงความเป็นพลาสติกของวัสดุ ยิ่งโมดูลัสความยืดหยุ่นสูง แท่งใดๆ ก็จะยืดน้อยลง สิ่งอื่นๆ ทั้งหมดเท่ากัน (ค่าโหลด พื้นที่หน้าตัด ฯลฯ)

ในทฤษฎีความยืดหยุ่น โมดูลัสของ Young เขียนแทนด้วยตัวอักษร E ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของกฎของฮุค มันเกี่ยวข้องกับความเค้นที่เกิดขึ้นในวัสดุและการเสียรูป

ตามระบบมาตรฐานสากลของหน่วยวัดเป็น MPa แต่ในทางปฏิบัติ วิศวกรต้องการใช้ขนาด kgf / cm2

การกำหนดโมดูลัสความยืดหยุ่นนั้นดำเนินการโดยสังเกตในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ สาระสำคัญของวิธีนี้อยู่ที่การแตกตัวอย่างวัสดุรูปดัมเบลล์บนอุปกรณ์พิเศษ เมื่อได้เรียนรู้ความเครียดและการยืดตัวของตัวอย่างที่ถูกทำลาย ตัวแปรเหล่านี้จะถูกหารด้วยกันเอง เพื่อให้ได้โมดูลัสของ Young

เราทราบทันทีว่าวิธีนี้กำหนดโมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุพลาสติก เช่น เหล็ก ทองแดง และอื่นๆ วัสดุเปราะ - เหล็กหล่อ, คอนกรีต - ถูกบีบอัดจนเกิดรอยแตก

ลักษณะเพิ่มเติมของคุณสมบัติทางกล

โมดูลัสความยืดหยุ่นทำให้สามารถทำนายพฤติกรรมของวัสดุได้เฉพาะเมื่อทำงานในแรงอัดหรือแรงตึงเท่านั้น เมื่อมีโหลดประเภทต่าง ๆ เช่น การบด การตัด การดัด ฯลฯ จะต้องแนะนำพารามิเตอร์เพิ่มเติม:

• ความแข็งแกร่งเป็นผลคูณของโมดูลัสความยืดหยุ่นและพื้นที่หน้าตัดของโปรไฟล์ ด้วยขนาดของความแข็งแกร่ง เราสามารถตัดสินความเป็นพลาสติกไม่ใช่วัสดุ แต่เป็นการประกอบโครงสร้างโดยรวม วัดเป็นกิโลกรัมแรง
• การยืดตัวตามยาวสัมพัทธ์แสดงอัตราส่วนของการยืดตัวแบบสัมบูรณ์ของตัวอย่างต่อความยาวทั้งหมดของตัวอย่าง ตัวอย่างเช่น ใช้แรงบางอย่างกับแท่งยาว 100 มม. ส่งผลให้ขนาดลดลง 5 มม. หารการยืดตัว (5 มม.) ด้วยความยาวดั้งเดิม (100 มม.) เราจะได้การยืดแบบสัมพัทธ์เท่ากับ 0.05 ตัวแปรเป็นปริมาณที่ไม่มีมิติ ในบางกรณี เพื่อความสะดวกในการรับรู้ จะแปลเป็นเปอร์เซ็นต์
• การยืดตามขวางแบบสัมพัทธ์คำนวณในลักษณะเดียวกับย่อหน้าด้านบน แต่แทนที่จะพิจารณาความยาว เส้นผ่านศูนย์กลางของแท่งไม้จะนำมาพิจารณาที่นี่ การทดลองแสดงให้เห็นว่าสำหรับวัสดุส่วนใหญ่ การยืดตัวตามขวางจะน้อยกว่าการยืดตามยาว 3-4 เท่า
• อัตราส่วนการต่อยคืออัตราส่วนของความเครียดตามยาวสัมพัทธ์ต่อความเครียดตามขวางสัมพัทธ์ พารามิเตอร์นี้ช่วยให้คุณอธิบายการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้อย่างเต็มที่ภายใต้อิทธิพลของโหลด
• โมดูลัสเฉือนแสดงคุณลักษณะของสมบัติการยืดหยุ่นเมื่อตัวอย่างอยู่ภายใต้ความเค้นในแนวสัมผัส กล่าวคือ ในกรณีที่เวกเตอร์แรงพุ่งไปที่ 90 องศากับพื้นผิวของร่างกาย ตัวอย่างของการรับน้ำหนักดังกล่าว ได้แก่ งานหมุดย้ำด้วยแรงเฉือน ตะปูในการทุบ และอื่นๆ โดยทั่วไปแล้ว โมดูลัสแรงเฉือนสัมพันธ์กับแนวคิดเช่นความหนืดของวัสดุ
• โมดูลัสของความยืดหยุ่นจำนวนมากมีลักษณะเฉพาะโดยการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของวัสดุเพื่อการใช้งานที่สม่ำเสมอและหลากหลายของโหลด เป็นอัตราส่วนของแรงดันปริมาตรต่อความเครียดอัดเชิงปริมาตร ตัวอย่างของงานดังกล่าวคือ ตัวอย่างที่หย่อนลงไปในน้ำ ซึ่งได้รับผลกระทบจากแรงดันของเหลวทั่วทั้งบริเวณ

นอกเหนือจากข้างต้น ควรกล่าวไว้ว่าวัสดุบางชนิดมีคุณสมบัติทางกลที่แตกต่างกันไปตามทิศทางของน้ำหนักบรรทุก วัสดุดังกล่าวมีลักษณะเป็นแอนไอโซทรอปิก ตัวอย่างที่ชัดเจน ได้แก่ ไม้ พลาสติกลามิเนต หินบางชนิด ผ้า และอื่นๆ

วัสดุไอโซโทรปิกมีคุณสมบัติเชิงกลเหมือนกันและมีการเสียรูปยืดหยุ่นในทุกทิศทาง เหล่านี้รวมถึงโลหะ (เหล็ก เหล็กหล่อ ทองแดง อลูมิเนียม ฯลฯ) พลาสติกไม่มีชั้น หินธรรมชาติ คอนกรีต ยาง

ค่าของโมดูลัสความยืดหยุ่น

ควรสังเกตว่าโมดูลัสของ Young ไม่ใช่ค่าคงที่ แม้แต่วัสดุชนิดเดียวกันก็สามารถผันผวนได้ขึ้นอยู่กับจุดที่ใช้แรง

วัสดุพลาสติกยืดหยุ่นบางชนิดมีโมดูลัสความยืดหยุ่นคงที่มากหรือน้อยเมื่อทำงานทั้งในแรงอัดและแรงตึง: ทองแดง อะลูมิเนียม เหล็ก ในกรณีอื่นๆ ความยืดหยุ่นอาจแตกต่างกันไปตามรูปร่างของโปรไฟล์

ต่อไปนี้คือตัวอย่างค่าโมดูลัสของ Young (หน่วยเป็นล้าน kgf/cm2) สำหรับวัสดุบางชนิด:

• เหล็กหล่อขาว - 1.15
• เหล็กหล่อสีเทา -1.16.
• ทองเหลือง - 1.01.
• บรอนซ์ - 1.00.
• อิฐก่ออิฐ - 0.03
• หินแกรนิตก่ออิฐ - 0.09
• คอนกรีต - 0.02
• ไม้ตามเส้นใย - 0.1
• ไม้ข้ามเส้นใย - 0.005
• อะลูมิเนียม - 0.7.

พิจารณาความแตกต่างในการอ่านค่าระหว่างโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็ก ขึ้นอยู่กับเกรด:

• เหล็กโครงสร้างคุณภาพสูง (20, 45) - 2.01
• เหล็กที่มีคุณภาพธรรมดา (Art. 3, Art. 6) - 2.00.
• เหล็กกล้าผสมต่ำ (30KhGSA, 40X) - 2.05
• สแตนเลส (12X18H10T) - 2.1.
• เหล็กหล่อ (9KhMF) - 2.03.
• เหล็กสปริง (60С2) - 2.03
• เหล็กแบริ่ง (ШХ15) - 2.1.

นอกจากนี้ ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กยังแตกต่างกันไปตามประเภทของผลิตภัณฑ์รีด:

• ลวดความแข็งแรงสูง - 2.1
• เชือกถัก - 1.9.
• สายเคเบิลที่มีแกนโลหะ - 1.95

อย่างที่คุณเห็น ความเบี่ยงเบนระหว่างเหล็กในค่าโมดูลัสของการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นนั้นมีขนาดเล็ก ดังนั้นในการคำนวณทางวิศวกรรมส่วนใหญ่ ข้อผิดพลาดสามารถละเลยได้ และสามารถใช้ค่า E = 2.0 ได้

prompriem.ru

โมดูลียืดหยุ่นและอัตราส่วนปัวซองสำหรับวัสดุบางชนิด 013

www.sopromat.info

ดัชนีขีด จำกัด โหลดเหล็ก - โมดูลัสของ Young

ก่อนที่จะนำวัสดุก่อสร้างเข้ามาทำงาน จำเป็นต้องศึกษาข้อมูลความแข็งแรงและปฏิสัมพันธ์ที่เป็นไปได้กับสารและวัสดุอื่น ๆ ความเข้ากันได้ของวัสดุเหล่านี้ในแง่ของพฤติกรรมที่เพียงพอภายใต้ภาระเดียวกันบนโครงสร้าง บทบาทชี้ขาดในการแก้ปัญหานี้ถูกกำหนดให้กับโมดูลัสยืดหยุ่น - เรียกอีกอย่างว่าโมดูลัสของ Young

เหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูงช่วยให้ใช้ในการก่อสร้างอาคารสูงและโครงสร้าง openwork ของสนามกีฬาและสะพาน สารเติมแต่งในเหล็กของสารบางชนิดที่ส่งผลต่อคุณภาพ เรียกว่ายาสลบและสารเติมแต่งเหล่านี้สามารถเพิ่มความแข็งแรงของเหล็กได้สองเท่า โมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กอัลลอยด์สูงกว่าเหล็กกล้าทั่วไปมาก ความแข็งแรงในการก่อสร้างตามกฎแล้วทำได้โดยการเลือกพื้นที่หน้าตัดของโปรไฟล์เนื่องจากเหตุผลทางเศรษฐกิจ: เหล็กอัลลอยด์สูงมีต้นทุนที่สูงขึ้น

ความหมายทางกายภาพ

การกำหนดโมดูลัสความยืดหยุ่นตามปริมาณทางกายภาพคือ (E) ตัวบ่งชี้นี้แสดงลักษณะความต้านทานการยืดหยุ่นของวัสดุของผลิตภัณฑ์ต่อโหลดที่ทำให้เสียรูปที่ใช้กับมัน:

• ตามยาว - แรงดึงและแรงอัด;
• ตามขวาง - ดัดหรือทำในรูปแบบของกะ
• ใหญ่โต - บิด

ยิ่งค่า (E) สูง ยิ่งสูง ผลิตภัณฑ์จากวัสดุนี้จะยิ่งแข็งแกร่งและขีดจำกัดการแตกหักก็จะสูงขึ้น ตัวอย่างเช่น สำหรับอะลูมิเนียม ค่านี้คือ 70 GPa สำหรับเหล็กหล่อ - 120 สำหรับเหล็ก - 190 และสำหรับเหล็กสูงสุด 220 GPa

คำนิยาม

โมดูลัสความยืดหยุ่นเป็นคำสรุปที่ดูดซับตัวบ่งชี้ทางกายภาพอื่นๆ ของคุณสมบัติความยืดหยุ่นของวัสดุที่เป็นของแข็ง - ภายใต้อิทธิพลของแรง ให้เปลี่ยนและรับรูปร่างเดิมหลังจากการสิ้นสุด กล่าวคือ ทำให้เสียรูปยืดหยุ่นได้ นี่คืออัตราส่วนของความเค้นในผลิตภัณฑ์ - ความดันของแรงต่อหน่วยพื้นที่ ต่อการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่น (ค่าไร้มิติที่กำหนดโดยอัตราส่วนของขนาดของผลิตภัณฑ์ต่อขนาดดั้งเดิม) ดังนั้นมิติของมัน เช่นเดียวกับความเค้น - อัตราส่วนของแรงต่อหน่วยพื้นที่ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าในหน่วยเมตริก SI มักจะวัดเป็น Pascals ตัวบ่งชี้ความแรงก็เช่นกัน

มีคำนิยามอื่นที่ไม่ถูกต้องนัก: โมดูลัสความยืดหยุ่นคือความดันสามารถเพิ่มผลิตภัณฑ์ได้เป็นสองเท่า แต่ความแข็งแรงของผลผลิตของวัสดุจำนวนมากนั้นต่ำกว่าแรงกดที่ใช้มาก

โมดูลัสยืดหยุ่น ประเภทของมัน

มีหลายวิธีในการเปลี่ยนเงื่อนไขสำหรับการใช้แรงและการเสียรูปที่เกิดขึ้น และยังหมายถึงโมดูลลียืดหยุ่นจำนวนมาก แต่ในทางปฏิบัติให้สอดคล้องกับโหลดการเสียรูป มีสามตัวหลัก:

ตัวชี้วัดเหล่านี้ของลักษณะความยืดหยุ่นไม่หมด มีอื่น ๆ ที่มีข้อมูลอื่น ๆ มี ต่างมิติและความหมาย. สิ่งเหล่านี้เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางในหมู่ผู้เชี่ยวชาญ ดัชนีความยืดหยุ่นของขาหนีบ และอัตราส่วนของปัวซอง

วิธีการกำหนดโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็ก

ในการกำหนดพารามิเตอร์ของเกรดเหล็กต่างๆ มีตารางพิเศษซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเอกสารกำกับดูแลในด้านการก่อสร้าง - ในรหัสและข้อบังคับของอาคาร (SNiP) และมาตรฐานของรัฐ (GOST) ดังนั้น, โมดูลัสความยืดหยุ่น (E) หรือ Youngสำหรับเหล็กหล่อสีขาวและสีเทาตั้งแต่ 115 ถึง 160 GPa หลอมได้ - 155 สำหรับเหล็ก โมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กกล้าคาร์บอน C245 มีค่าตั้งแต่ 200 ถึง 210 GPa โลหะผสมเหล็กมีประสิทธิภาพที่สูงกว่าเล็กน้อย - จาก 210 ถึง 220 GPa

ลักษณะเดียวกันสำหรับเกรดเหล็กธรรมดา St.3 และ St.5 มีค่าเท่ากัน - 210 GPa และสำหรับเหล็ก St.45, 25G2S และ 30KhGS - 200 GPa อย่างที่คุณเห็น ความแปรปรวน (E) สำหรับเหล็กเกรดต่างๆ นั้นไม่มีนัยสำคัญ แต่ในผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น ในเชือก รูปภาพจะต่างกัน:

• สำหรับเส้นและเส้นลวดความแข็งแรงสูง 200 GPa
• สายเหล็กที่มีแกนโลหะ 150 GPa;
• เชือกเหล็กแกนอินทรีย์ 130 GPa

อย่างที่คุณเห็น ความแตกต่างมีนัยสำคัญ

ค่าโมดูลัสเฉือนหรือค่าความแข็ง (G) สามารถดูได้ในตารางเดียวกัน โดยมีค่าน้อยกว่า สำหรับเหล็กแผ่นรีด - 84 GPa, คาร์บอนและอัลลอย - ตั้งแต่ 80 ถึง 81 hPa และสำหรับเหล็กกล้า St.3 และ St.45–80 GPa สาเหตุของความแตกต่างในค่าของพารามิเตอร์ความยืดหยุ่นคือการทำงานพร้อมกันของโมดูลหลักสามโมดูลในคราวเดียว โดยคำนวณด้วยวิธีการต่างๆ อย่างไรก็ตามความแตกต่างระหว่างกันนั้นเล็กซึ่งบ่งบอกถึงความแม่นยำที่เพียงพอของการศึกษาความยืดหยุ่น ดังนั้นคุณไม่ควรยึดติดกับการคำนวณและสูตร แต่คุณควรใช้ค่าความยืดหยุ่นเฉพาะและใช้เป็นค่าคงที่ หากคุณไม่ได้ทำการคำนวณสำหรับแต่ละโมดูล แต่ทำการคำนวณที่ซับซ้อน ค่า (E) จะเป็น 200 GPa

ต้องเข้าใจว่าค่าเหล่านี้แตกต่างกันสำหรับเหล็กที่มีสารเติมแต่งต่างกันและผลิตภัณฑ์เหล็กที่มีชิ้นส่วนจากสารอื่น ๆ แต่ค่าเหล่านี้แตกต่างกันเล็กน้อย อิทธิพลหลักต่อดัชนีความยืดหยุ่นนั้นเกิดจากปริมาณคาร์บอน แต่วิธีการแปรรูปเหล็ก - การรีดร้อนหรือการปั๊มเย็นไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ

เมื่อเลือกผลิตภัณฑ์เหล็ก พวกเขายังใช้ตัวบ่งชี้อื่นซึ่งควบคุมในลักษณะเดียวกับโมดูลัสความยืดหยุ่น ในตารางของสิ่งพิมพ์ GOST และ SNiPคือ การออกแบบความต้านทานแรงดึง แรงอัด และการดัดงอ ขนาดของตัวบ่งชี้นี้เหมือนกับของโมดูลัสความยืดหยุ่น แต่ค่านั้นมีขนาดเล็กกว่าสามอันดับ ตัวบ่งชี้นี้มีวัตถุประสงค์สองประการ: ความต้านทานมาตรฐานและการออกแบบ ชื่อพูดสำหรับตัวเอง - ความต้านทานการออกแบบจะใช้เมื่อทำการคำนวณความแข็งแรงของโครงสร้าง ดังนั้น ความต้านทานการออกแบบของเหล็ก C255 ที่มีความหนาม้วน 10 ถึง 20 มม. คือ 240 MPa โดยมีมาตรฐาน 245 MPa ความต้านทานการออกแบบของผลิตภัณฑ์รีดตั้งแต่ 20 ถึง 30 มม. ต่ำกว่าเล็กน้อยและมีค่า 230 MPa

เครื่องมือ.guru

| โลกแห่งการเชื่อม

โมดูลัสยืดหยุ่น

โมดูลัสความยืดหยุ่น (โมดูลัสของยัง) อี - กำหนดลักษณะความต้านทานของวัสดุต่อแรงตึง / แรงอัดภายใต้การเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นหรือคุณสมบัติของวัตถุที่จะเปลี่ยนรูปตามแกนเมื่อมีแรงไปตามแกนนี้ กำหนดเป็นอัตราส่วนของความเค้นต่อการยืดตัว โมดูลัสของ Young มักเรียกง่ายๆ ว่าโมดูลัสความยืดหยุ่น

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

วรรณกรรม

1. หนังสืออ้างอิงทางกายภาพและทางเทคนิคโดยย่อ ต.1 / ใต้นายพล. เอ็ด เค.พี. ยาโคเลฟ มอสโก: FIZMATGIZ. 1960. - 446 น.
2. หนังสืออ้างอิงเกี่ยวกับการเชื่อมโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก / S.M. กูเรวิช. เคียฟ: Naukova Dumka 2524. 680 น.
3. คู่มือฟิสิกส์เบื้องต้น / N.N. Koshkin, M.G. เชอร์เควิช. ม.วิทยาศาสตร์. 2519 256 น.
4. ตารางปริมาณทางกายภาพ คู่มือ / ศ. ไอ.เค. กิโคอิน. ม.อโตมิซแดท. 2519, 1008 น.

ก่อนที่คุณจะใช้วัสดุใดๆ ในงานก่อสร้าง คุณควรทำความคุ้นเคยกับลักษณะทางกายภาพของวัสดุนั้น เพื่อที่จะรู้ว่าจะจัดการกับมันอย่างไร ผลกระทบทางกลใดที่ยอมรับได้ และอื่นๆ ลักษณะสำคัญประการหนึ่งที่มักให้ความสนใจคือโมดูลัสความยืดหยุ่น

ด้านล่างเราจะพิจารณาแนวคิดนี้เอง รวมถึงค่านี้ที่สัมพันธ์กับหนึ่งในวัสดุที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในงานก่อสร้างและซ่อมแซม - เหล็กกล้า ตัวชี้วัดเหล่านี้จะได้รับการพิจารณาสำหรับวัสดุอื่นๆ เพื่อเป็นตัวอย่าง

โมดูลัสความยืดหยุ่น - มันคืออะไร?

โมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุเรียกว่า ชุดของปริมาณทางกายภาพซึ่งเป็นลักษณะความสามารถของร่างกายที่มั่นคงในการทำให้เสียรูปอย่างยืดหยุ่นภายใต้สภาวะของการใช้แรงกับมัน มันแสดงด้วยตัวอักษร E ดังนั้นจะมีการกล่าวถึงในตารางทั้งหมดที่จะกล่าวถึงในบทความต่อไป

ไม่สามารถโต้แย้งได้ว่ามีทางเดียวเท่านั้นที่จะกำหนดมูลค่าของความยืดหยุ่นได้ แนวทางที่แตกต่างกันในการศึกษาปริมาณนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่ามีแนวทางที่แตกต่างกันหลายวิธีในคราวเดียว ด้านล่างนี้เป็นวิธีหลักสามวิธีในการคำนวณตัวบ่งชี้ของคุณลักษณะนี้สำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน:

ตารางตัวชี้วัดความยืดหยุ่นของวัสดุ

ก่อนดำเนินการโดยตรงกับคุณลักษณะเหล็กนี้ อันดับแรก เรามาพิจารณาตัวอย่างและข้อมูลเพิ่มเติม ตารางที่มีข้อมูลเกี่ยวกับค่านี้ซึ่งสัมพันธ์กับวัสดุอื่นๆ ข้อมูลมีหน่วยวัดเป็น MPa.

ดังที่คุณเห็นจากตารางด้านบน ค่านี้แตกต่างกันสำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ตัวบ่งชี้จะแตกต่างกัน หากพิจารณาตัวเลือกใดตัวเลือกหนึ่งสำหรับการคำนวณตัวบ่งชี้นี้ ทุกคนมีอิสระที่จะเลือกตัวเลือกในการศึกษาตัวบ่งชี้ที่เหมาะกับเขาที่สุด ควรพิจารณาโมดูลัสของ Young ดีกว่า เนื่องจากมักใช้เฉพาะเพื่อกำหนดลักษณะเฉพาะของวัสดุในเรื่องนี้

หลังจากที่เราทำความคุ้นเคยกับข้อมูลของคุณลักษณะนี้ของวัสดุอื่นๆ ได้คร่าวๆ แล้ว เราจะดำเนินการโดยตรงที่คุณลักษณะของเหล็กแยกกัน

เริ่ม มาดูเลขเด็ดกันและได้รับตัวบ่งชี้ต่างๆ ของคุณลักษณะนี้สำหรับเหล็กและโครงสร้างเหล็กประเภทต่างๆ:

• โมดูลัสความยืดหยุ่น (E) สำหรับการหล่อ การเสริมเหล็กแผ่นรีดร้อนจากเกรดเหล็กที่เรียกว่า St.3 และ St. 5 เท่ากับ 2.1*106 กก./ซม.^2
• สำหรับเหล็กเช่น 25G2S และ 30KhG2S ค่านี้คือ 2 * 106 กก. / ซม. ^ 2
• สำหรับลวดที่มีโปรไฟล์เป็นระยะและลวดกลมดึงเย็นมีค่าความยืดหยุ่นเท่ากับ 1.8 * 106 กก. / ซม. ^ 2 สำหรับการเสริมแรงแบบรีดเย็น ตัวชี้วัดจะคล้ายคลึงกัน
• สำหรับเส้นและมัดของลวดที่มีความแข็งแรงสูง ค่าคือ 2 10 6 กก. / ซม. ^ 2
• สำหรับเชือกเกลียวเหล็กและเชือกที่มีแกนโลหะ ค่าคือ 1.5·10 4 กก./ซม.^2 ในขณะที่สำหรับสายเคเบิลที่มีแกนออร์แกนิก ค่านี้จะต้องไม่เกิน 1.3·10 6 กก./ซม.^2
• โมดูลัสเฉือน (G) สำหรับเหล็กแผ่นรีดคือ 8.4·10 6 กก./ซม.^2
• และสุดท้ายอัตราส่วนของปัวซองสำหรับเหล็กเท่ากับ 0.3

ข้อมูลเหล่านี้เป็นข้อมูลทั่วไปสำหรับประเภทของเหล็กและผลิตภัณฑ์เหล็ก แต่ละค่าคำนวณตามกฎทางกายภาพทั้งหมดและคำนึงถึงความสัมพันธ์ที่มีอยู่ทั้งหมดที่ใช้เพื่อให้ได้ค่าของคุณลักษณะนี้

ข้อมูลทั่วไปทั้งหมดเกี่ยวกับคุณลักษณะของเหล็กนี้จะได้รับด้านล่าง ค่าจะได้รับเป็น n เกี่ยวกับโมดูลัสของยังและตามโมดูลัสเฉือน ทั้งในหน่วยวัดเดียว (MPa) และหน่วยอื่นๆ (กก. / ซม. 2 นิวตัน * ตร.ม.)

เหล็กและเกรดต่างๆ มากมาย

ค่าของดัชนีความยืดหยุ่นของเหล็กแตกต่างกันตั้งแต่ มีหลายโมดูลซึ่งคำนวณและคำนวณต่างกัน เราสามารถสังเกตเห็นความจริงที่ว่า โดยหลักการแล้ว ตัวชี้วัดไม่แตกต่างกันมากนัก ซึ่งเป็นพยานถึงการศึกษาที่แตกต่างกันเกี่ยวกับความยืดหยุ่นของวัสดุต่างๆ แต่ไม่คุ้มค่าที่จะลงลึกในการคำนวณ สูตรและค่าทั้งหมด เนื่องจากการเลือกค่าความยืดหยุ่นบางอย่างก็เพียงพอแล้วที่จะนำไปใช้ในอนาคต

อย่างไรก็ตาม หากคุณไม่แสดงค่าทั้งหมดตามอัตราส่วนตัวเลข แต่ให้นำทันทีและคำนวณให้ครบถ้วน ลักษณะของเหล็กนี้จะเท่ากับ: Е=200,000 MPa หรือ Е=2,039,000 กก./ซม.^2.

ข้อมูลนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจแนวคิดของโมดูลัสความยืดหยุ่น และทำความคุ้นเคยกับค่านิยมหลักของคุณลักษณะนี้สำหรับเหล็ก ผลิตภัณฑ์เหล็ก ตลอดจนวัสดุอื่นๆ อีกหลายอย่าง

ควรจำไว้ว่าตัวบ่งชี้โมดูลัสยืดหยุ่นนั้นแตกต่างกันสำหรับโลหะผสมเหล็กที่แตกต่างกันและสำหรับโครงสร้างเหล็กที่แตกต่างกันที่มีสารประกอบอื่นในองค์ประกอบ แต่แม้ในสภาวะดังกล่าว เราสามารถสังเกตได้ว่าตัวชี้วัดไม่แตกต่างกันมากนัก ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กนั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้าง เช่นเดียวกับปริมาณคาร์บอน วิธีการแปรรูปเหล็กร้อนหรือเย็นก็ไม่อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อตัวบ่งชี้นี้เช่นกัน