I Science, hva er skjærmodul?

January 3  by Eliza

Skjærmodul, som også ofte referert til som modulus av stivhet eller vridning modulus, er et mål på den stive eller stive art av forskjellige typer av faste materialer. Det er avledet fra materialets forholdet mellom dens skjærspenning verdi til at skjær belastning. Skjærspenning er en verdi av hvor mye kraft påføres et kvadratisk område av et materiale, vanligvis målt i trykkverdier av pascal. Strain er beløpet som materialet har deformert under stress delt av sin opprinnelige lengde. Den skjærmodulverdi er alltid et positivt tall, og er uttrykt som en mengde av kraft per flateenhet, som generelt er registrert som metriske gigapascals (GPa) fordi verdiene er mer praktisk enn engelske ekvivalenter.

Siden gigapascals lik milliarder av pascal av kraft per arealenhet, kan skjærmodul tall noen ganger ser utrolig liten. Et eksempel på hvordan store skjærmodul verdier kan påvises når de er konvertert til engelske verdier av pounds per kvadrattomme (lb / in 2). Diamant er beregnet til å ha en modul på over 478 GPa stivhet (£ 69328039 / i 2), rent aluminium ett av 26 GPa (£ 3770981 / i 2), og gummikjeder 0,0002 til 0,001 GPa (29-145 lb / in 2 ). For å gjøre disse enhetene mer praktisk med engelske tall, er det praksis å uttrykke dem i kips per kvadrattomme, hvor en kip er lik en vekt på 1000 pounds.

Jo hardere et stoff er, jo høyere er dets skjærmodulverdi, avhengig av omgivelsestemperaturen når verdien måles. Ettersom skjærmodulen verdien stiger, indikerer dette at en mye større mengde kraft eller belastning er nødvendig for å belaste eller deformere den langs planet av kraftretningen. Strain-verdier selv har en tendens til å være ganske små, men i beregningene, fordi belastningen er bare et mål for deformasjon av et fast materiale før den bryter eller frakturer. De fleste faste stoffer som metaller vil strekke kun en liten mengde før bryte ned.

Unntaket fra denne begrensningen på små belastningsverdier er elastiske materialer som gummi, som kan strekke en god del før nedverdigende. Disse materialer blir ofte målt i stedet ved hjelp av skjærelastisitetsmodul, som også er et forhold mellom spenning versus belastning. Verdier for elastisitetsmodulen på materialer er basert på hvor mye materiale kan strekkes før den undergår varige deformasjoner.

Elastisitetsmodulen er ofte den samme måling som Youngs modul, som spesifikt er et mål på lineær belastning på en fast definert som langsgående belastning på langsgående belastning. En annen nær beslektet verdi i denne rekke målinger er bulk modulus, som tar Youngs modul og bruker den til alle tre dimensjoner i rommet. Bulk modulus måler elastisiteten av et fast stoff når trykk for å deformere det er universelt anvendt fra alle sider, og er det motsatte av hva som skjer når et materiale er komprimert. Det er en verdi av volumetrisk belastning dividert med volumetrisk belastning, og kan visualiseres i et eksempel som hva som ville skje med en ensartet faststoff i henhold til innvendig trykk når den plasseres i et vakuum, noe som vil få den til å ekspandere i alle retninger.