Mikä on joustavuusmoduuli?

Joustavuuden moduuli, joka tunnetaan myös nimellä elastinen moduuli tai Youngin moduuli, on mitta siitä, miten materiaali tai rakenne muodostuu ja venyy, kun se joutuu rasitukseen. Materiaalit muuttuvat eri tavalla, kun kuormia ja jännityksiä kohdistetaan, ja jännityksen ja rasituksen välinen suhde vaihtelee tyypillisesti. Aineen kyky kestää tai siirtää stressiä on tärkeä, ja tätä ominaisuutta käytetään usein määrittämään, soveltuuko tietty materiaali tiettyyn tarkoitukseen.

Tämä ominaisuus määritetään usein laboratoriossa käyttäen kokeellista tekniikkaa, joka tunnetaan nimellä vetolujuustestaus, joka yleensä suoritetaan tietyn muodon ja mitan omaavalle materiaalinäytteelle. Saatavilla on erilaisia ​​testauslaitteita, jotka kohdistavat näytteeseen erittäin tarkkoja kuormituksia ja jännityksiä sekä mittaavat ja kirjaavat tarkasti materiaalista aiheutuvan rasituksen. Joustavuusmoduuli tunnetaan monista rakenteellisista materiaaleista, mukaan lukien metallit, puu, lasi, kumi, keramiikka, betoni ja muovit.

Joustavuusmoduuli kuvaa materiaaliin kohdistetun jännityksen ja sitä vastaavan venymän välistä suhdetta. Stressi määritellään voimaksi, joka kohdistuu pinta -alayksikköön, tyypillisillä yksiköillä puntaa neliötuumaa (psi) tai Newtonia neliömetriä kohti – tunnetaan myös nimellä pascals (Pa). Venymä on määrä siitä, kuinka paljon materiaalia muodonmuutos kohdistuu rasitukseen, ja se lasketaan mittaamalla muodonmuutoksen määrä rasituksen alaisena verrattuna aineen alkuperäisiin mittoihin. Joustavuuden moduuli perustuu Hooken joustolakiin ja se voidaan laskea jakamalla jännitys rasituksella.

Monille materiaaleille, joilla on alhainen jännitys ja jännitys, jännitys ja rasitus ovat verrannollisia – eli ne lisääntyvät ja vähenevät jatkuvasti suhteessa toisiinsa. Materiaalin muodonmuutos, joka tapahtuu, kun jännitys ja rasitus käyttäytyvät suhteellisesti, tunnetaan elastisena muodonmuutoksena tai elastisena venytyksenä. Joustavuusmoduuli kuvaa stressin ja rasituksen välistä suhdetta näissä olosuhteissa.

Joustavuus on materiaalin kyky palata alkuperäiseen tilaansa tai mittoihinsa kuorman tai jännityksen poistamisen jälkeen. Joustava venymä on palautuva, mikä tarkoittaa, että jännitys katoaa jännityksen poistamisen jälkeen ja materiaali palaa alkuperäiseen tilaansa. Materiaalit, jotka ovat alttiina voimakkaille rasituksille, voivat vääntyä siihen pisteeseen, jossa jännitys ja rasitus eivät enää käyttäydy suhteellisesti eikä materiaali palaa alkuperäisiin mittoihinsa. Tätä kutsutaan muoviseksi muodonmuutokseksi tai muovikuormitukseksi.