Jednostki SI | pascal (MPa, GPa) |
---|---|
Wymiar | M · L -1 · T -2 |
Natura | Rozmiar tensora intensywny |
Zwykły symbol | W zależności od rozpatrywanego modułu: E , G , K , λ , ν , M , P - moduł fali |
Moduł sprężystości (lub moduł sprężystości lub moduł zachowania ) jest wewnętrzną ilością materiału , określoną przez stosunek naprężenia do odkształcenia sprężystego spowodowanego przez to naprężenie. Ponieważ odkształcenia są bezwymiarowe , moduły sprężystości są jednorodne pod ciśnieniem, a ich jednostką SI jest zatem paskal ; w praktyce raczej używa się wielokrotności, MPa lub GPa .
Elastyczne zachowanie jednorodnego izotropowego i liniowego materiału charakteryzuje się dwoma niezależnymi modułami (lub stałymi) sprężystości. Tabela „Formuły przeliczeniowe” na dole strony przedstawia relacje par modułów sprężystości z łącznie sześciu modułów: E , G , K , M , ν i λ . Jednak wykorzystanie zależności podanych w tej tabeli wymaga poprawek, które są podane w literaturze.
W strukturalnej inżynierii , najczęstszym wyborem jest parą moduł Younga i współczynnik Poissona ( E , ν ); używana jest również para równoważna ( E , G ). Moduł E (związany ze sztywnością ) jest często używany w akustyce .
Znajomość właściwości reologicznych w funkcji temperatury jest bardzo interesująca. Zmiany modułów lub lepkości są często znaczące. Zobacz także Temperatura zeszklenia ( T v ) i Stabilność termiczna .
W zależności od rodzaju odkształcenia moduł sprężystości materiału może wynosić:
Różne typy modułów sprężystości odpowiadające różnym typom odkształceń (przykłady):
Nazwisko | Materialne zachowanie | Prawo zachowania |
---|---|---|
Moduł trakcji | Próbka poddana jednoosiowemu naprężeniu ulega niewielkiemu rozszerzeniu liniowemu w stosunku do grubości. | |
Moduł ścinania | Próbka poddana naprężeniu ścinającemu ulega odkształceniu bez zmiany objętości. | |
Mechaniczny moduł ściśliwości | Pod warunkiem ograniczenia ściśliwości próbka podlega zmianom objętości bez zmiany kształtu. | |
Jednoosiowy moduł odkształcenia | Pod wpływem pseudo-ściśliwości próbka podlega zmianie objętości bez zmiany jej kształtu. Wynikowe odkształcenie jest duże w porównaniu z grubością. |
Na ogół, dla lepkosprężystego materiału , nie stresem szczep związek (reologiczne równania), niezależnie od czasu ( t ), to w przypadku, w szczególności, strain- To- odkształcenia proporcji . Współczynnik naprężenia dynamicznego przy odkształcaniu dynamicznym materiału lepkosprężystego poddanego wibracjom sinusoidalnym nazywa się modułem zespolonym lub modułem dynamicznym i modułem lepkosprężystości , oznaczonym M *
z:
M ' , moduł zachowania , część rzeczywista M *, reprezentująca składnik elastyczny M * i sztywność materiału lepkosprężystego; M '' , moduł stratności , urojona część M *, reprezentująca lepki składnik M *; C *, złożone samozadowolenie , dla liniowego zachowania lepkosprężystego; oraz , odpowiednio, amplitudy cykli naprężenia i odkształcenia.Naprężenia sprężyste i lepkie są powiązane z właściwościami materiału przez moduł.
Powyższy diagram przedstawia różne dynamiczne właściwości mechaniczne na płaszczyźnie zespolonej , w eksperymencie wykorzystującym odkształcenia sinusoidalne; jest kątem fazowym między naprężeniem a odkształceniem.
Uważa się, że materiał jest liniowo lepkosprężysty, jeśli, gdy jest słabo odkształcony, stosunek naprężenia do odkształcenia (lub moduł) jest funkcją jedynie częstotliwości (lub czasu) i temperatury ( T ). Od krytycznego poziomu odkształcenia zachowanie próbki jest nieliniowe.
Moduł lepkosprężysty jest określany w DMA na podstawie geometrii i sztywności dynamicznej próbki . Na przykład, moduły lepkosprężyste E ' i E' ' odkształcalnego ciała stałego można zmierzyć w DMA poddając próbkę naprężeniom rozciągającym ściskającym lub zginającym. Lepkosprężystych moduły sprężystości G „ i G” ' o stałym produktem, stopiony ( polimeru ), z żywicy , a asfaltu , itp , można zmierzyć w DMA lub za pomocą reometru dynamicznego (z wyjątkiem próbki stałej w tym ostatnim przypadku); charakterystyka odbywa się skręcaniu (na stałe) lub ścinanie.
Lepkość dynamiczna η „ jest proporcjonalna do G” ' .