Модул на еластичност
Модулът на еластичност () е материална константа, характеризираща свойството на материала да се съпротивлява срещу деформиране под действието на опън, натиск или огъване, наречено коравина. Той е известен още като модул на Юнг[1], деформационен модул или модул на линейните деформации. Дефинира се като отношение на изменението на нормалното напрежение към промяната в съответната му относителна надлъжна линейна деформация .
В Международната система единици модулът на еластичност се измерва в паскали. Поради големите стойности на модула при повечето често използвани материали, обикновено стойностите се изразяват в мегапаскали или гигапаскали. Други често използвани единици са kN/cm2 (= 10 MPa), kN/mm2 (= GPa) и N/mm2 (= MPa).
При някои материали, например стомана, въглеродно влакно, стъкло, модулът на еластичност е постоянен до определена гранична стойност на деформациите, наречена граница на пропорционалност. Тези материали се определят като линейни, за тях е валиден Законът на Хук. При други (нелинейни) материали, като бетон или почва, той се променя с нарастване на деформациите. Модулът на еластичност може да бъде определен от кривата на деформиране на материала при опън (σ-ε диаграма), която се получава експериментално чрез изпитване на опън. При линейните материали представлява наклона на кривата на деформиране в линейния ѝ участък (където е валиден законът на Хук) и е равен на тангенса на ъгъла, който кривата на деформиране сключва с абсцисната ос .
Модулът на еластичност е необходим при деформационните пресмятания. Например, той се използва при определянето удължението на опъната нишка или на натоварването, при което подложена на натиск колона би загубила устойчивост.
Примерни стойности
[редактиране | редактиране на кода]Модулът на еластичност може да варира значително в зависимост от точния състав на материала, затова посочените по-долу стойности са ориентировъчни.
| Материал | Модул на еластичност в MPa |
|---|---|
| Каучук (малки деформации) | 10 – 100 |
| Полиетилен с ниска плътност (LDPE) | 200 |
| Полипропилен | 1500 – 2000 |
| Полиетилентерефталат (PET) | 2000 – 2500 |
| Полистирен | 3000 – 3500 |
| Найлон | 3000 – 7000 |
| Дъб (по посока на влакната) | 11 000 |
| Бетон (при натиск) | 20 000 – 30 000 |
| Алуминиеви сплави | 69 000 |
| Стъкло (всички видове) | 72 000 |
| Месинг и бронз | 103 000 – 124 000 |
| Титан (Ti) | 105 000 – 120 000 |
| Чугун и стомана | 190 000 – 210 000 |
| Волфрам (W) | 400 000 – 410 000 |
| Силициев карбид (SiC) | 450 000 |
| Волфрамов карбид (WC) | 450 000 – 650 000 |
| Въглеродна нанотръба | 1 000 000 |
| Диамант (C) | 1 050 000 – 1 200 000 |