Verschil tussen elasticiteitsmodulus en modulus van stijfheid

Belangrijkste verschil - elasticiteitsmodulus versus modulus van stijfheid

Elasticiteitsmodulus en modulus van stijfheid zijn twee getallen die door materiaalingenieurs worden gebruikt om te beschrijven hoe een materiaal vervormd raakt. De grootste verschil tussen elasticiteitsmodulus en modulus van stijfheid is dat de elasticiteitsmodulus beschrijft hoe een materiaal vervormd raakt wanneer een kracht loodrecht op een oppervlak van een voorwerp wordt uitgeoefend, waardoor het materiaal langer wordt of verkort terwijl het modulus van stijfheid beschrijft hoe een materiaal vervormd raakt wanneer een kracht parallel aan een oppervlak van een object wordt uitgeoefend, waardoor een van de oppervlakken verschoven wordt ten opzichte van een ander oppervlak van hetzelfde object.

Wat is de elasticiteitsmodulus

Elasticiteitsmodulus (Jonge modulus) is een getal dat de verhouding tussen spanning en spanning beschrijft in een object dat wordt vervormd door een kracht die loodrecht op een oppervlak van een object staat. De spanning van een materiaal is de vervormingskracht per oppervlakte-eenheid. De figuur hieronder toont bijvoorbeeld een object dat langwerpig wordt als gevolg van een trekkracht erop. In dit geval is de stress () is gegeven door:

Omdat de vervormingskracht haaks op het oppervlak van het voorwerp werkt, wordt de spanning vaak genoemd normale stress.

Trekspanning door een kracht die haaks op een oppervlak werkt.

De spanning is de fractionele verandering in lengte van het object. Stel dat het object een lengte had  voordat de vervormingskracht daarop inwerkte en als het object een lengte langer werd  onder de vervormingskracht, dan de stam () is gegeven door:

De elasticiteitsmodulus () wordt dan gegeven door:

Wat is de modulus van stijfheid

Modulus van stijfheid (afschuifmodulus) is een getal dat de waarde geeft schuifspanning handelen op een materiaal per oppervlakte-eenheid. Hier werkt de vervormingskracht parallel naar een gezicht van het object, waardoor één gezicht wordt verplaatst ten opzichte van een ander gezicht. Dit wordt hieronder weergegeven:

Schuifspanning van een kracht evenwijdig aan het oppervlak.

Zo, schuifspanning () wordt gegeven als:

Deze vergelijking heeft dezelfde vorm als de vergelijking voor normale stress, het verschil zit in de manier waarop de kracht werkt.

De schuifspanning () wordt gedefinieerd als de verhouding van relatieve verplaatsing tussen de oppervlakken tot de scheiding tussen de oppervlakken. Hier,

Nogmaals de afschuifmodulus () is de verhouding tussen schuifspanning en schuifspanning:

Relatie tussen Elasticiteitsmodulus en Modulus of Rigidity

Elasticiteitsmodulus () en de modulus van stijfheid () zijn gerelateerd aan de volgende vergelijking:

Hier, staat voor een nummer genaamd De verhouding van Poisson gegeven aan het specifieke materiaal. Wanneer het materiaal in één richting wordt uitgerekt, wordt het in een loodrechte richting ingekort. In de richting waarin het materiaal langwerpig wordt, de axiale spanning () wordt gedefinieerd als de fractionele toename in de lengte. In de richting waarin het materiaal verkort, de dwarse rek () geeft de fractionele vermindering in lengte. Het onderstaande diagram illustreert deze veranderingen in vorm:

De verhouding van Poisson definiëren

In dit diagram is de axiale belasting:

De dwarsstam is:

Merk op dat sinds het object verkort in de richting loodrecht op de kracht, . Poisson's ratio () is gedefinieerd als:

Het minteken is geïntroduceerd om dat te garanderen  heeft een positieve waarde.

Verschil tussen elasticiteitsmodulus en modulus van stijfheid

Direction of Force

Elasticiteitsmodulus wordt gebruikt om de vervorming van een object te berekenen wanneer een vervormingskracht haaks op een oppervlak van het object werkt.

Modulus van stijfheid wordt gebruikt om vervormingen te berekenen wanneer een vervormingskracht parallel aan het oppervlak van een voorwerp werkt.

Verandering in vorm

Waar elasticiteitsmodulus wordt berekend, het voorwerp onder de vervormingskracht wordt ofwel verlengd of verkort.

Waar modulus van stijfheid wordt berekend, een van de oppervlakken van het object wordt verplaatst ten opzichte van een ander oppervlak.

Relatieve grootte

Voor de meeste materialen, de elasticiteitsmodulus is groter dan de modulus van stijfheid. De uitzonderingen op deze regel zijn de zogenaamde "auxetische" materialen die hebben negatieve Poisson-verhoudingen, maar deze materialen komen minder vaak voor.