ความต้านทานการออกแบบและโมดูลัสความยืดหยุ่นสำหรับวัสดุก่อสร้าง โมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุต่าง ๆ รวมถึงเหล็กโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กและวัสดุอื่น ๆ

หนึ่งในภารกิจหลักของการออกแบบทางวิศวกรรมคือการเลือกใช้วัสดุในการก่อสร้างและส่วนที่ดีที่สุดของโปรไฟล์ มีความจำเป็นต้องค้นหาขนาดที่มีมวลต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้แน่ใจว่าการคงรูปของระบบภายใต้อิทธิพลของโหลด

ตัวอย่างเช่นจำนวนเหล็ก I-beam ที่จะใช้เป็นคานช่วงของโครงสร้างคืออะไร? หากคุณใช้โปรไฟล์ที่มีขนาดต่ำกว่าที่กำหนดให้รับประกันว่าจะทำลายโครงสร้าง หากมีมากขึ้นสิ่งนี้นำไปสู่การใช้โลหะอย่างไม่มีเหตุผลและดังนั้นน้ำหนักของโครงสร้างการติดตั้งที่ซับซ้อนทำให้ต้นทุนทางการเงินเพิ่มขึ้น ความรู้เกี่ยวกับแนวคิดดังกล่าวเป็นโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กจะให้คำตอบสำหรับคำถามข้างต้นและจะหลีกเลี่ยงการปรากฏตัวของปัญหาเหล่านี้ในระยะแรกของการผลิต

แนวคิดทั่วไป

โมดูลัสยืดหยุ่น (หรือเรียกอีกอย่างว่าโมดูลัสของยัง) เป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้คุณสมบัติเชิงกลของวัสดุซึ่งแสดงถึงความต้านทานต่อการเสียรูปแบบแรงดึง กล่าวอีกนัยหนึ่งค่าของมันบ่งบอกถึงความเหนียวของวัสดุ ยิ่งโมดูลัสยืดหยุ่นยิ่งแกนใดน้อยก็จะยืดได้มากขึ้นทุกอย่างเท่ากัน (ค่าโหลดพื้นที่หน้าตัด ฯลฯ )

ในทฤษฎีของความยืดหยุ่นโมดูลัสของ Young ถูกเขียนแทนด้วยตัวอักษร E มันเป็นส่วนสำคัญของกฎของ Hooke (กฎหมายเกี่ยวกับการเสียรูปของวัตถุยืดหยุ่น) ผูกความเครียดที่เกิดขึ้นในวัสดุและการเสียรูป

ตามระบบมาตรฐานสากลของหน่วยวัดเป็น MPa แต่ในทางปฏิบัติแล้ววิศวกรต้องการใช้มิติ kgf / cm2

ความมุ่งมั่นของโมดูลัสยืดหยุ่นนั้นเกิดขึ้นจากการทดลองในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ สาระสำคัญของวิธีนี้คือการเจาะตัวอย่างวัสดุรูปดัมเบลอุปกรณ์พิเศษ เมื่อได้เรียนรู้ความเครียดและการยืดตัวที่เกิดการทำลายตัวอย่างเกิดขึ้นตัวแปรเหล่านี้จะถูกแบ่งออกเป็นส่วน ๆ ซึ่งทำให้ได้รับโมดูลัสของ Young

เราทราบทันทีว่าวิธีการนี้จะกำหนดโมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุพลาสติก: เหล็กทองแดงและอื่น ๆ วัสดุเปราะบาง - เหล็กหล่อ, คอนกรีต - ถูกบีบอัดจนรอยแตกปรากฏขึ้น

คุณสมบัติทางกลเพิ่มเติม

โมดูลัสความยืดหยุ่นทำให้สามารถทำนายพฤติกรรมของวัสดุได้เฉพาะเมื่อทำงานกับแรงอัดหรือแรงตึง เมื่อมีโหลดประเภทต่างๆเช่นการบดการตัดการโค้งงอ ฯลฯ จะต้องมีการแนะนำพารามิเตอร์เพิ่มเติม:

• ความแข็งแกร่งเป็นผลผลิตของโมดูลัสความยืดหยุ่นและพื้นที่หน้าตัดของโปรไฟล์ โดยขนาดของความแข็งเราสามารถตัดสินความเป็นพลาสติกของวัสดุไม่ใช่ แต่เป็นโครงสร้างหน่วยโดยรวม วัดเป็นกิโลกรัมของแรง
• การยืดตัวตามยาวสัมพัทธ์แสดงอัตราส่วนของการยืดตัวแบบสัมบูรณ์ของตัวอย่างต่อความยาวทั้งหมดของตัวอย่าง ตัวอย่างเช่นแรงบางอย่างถูกนำไปใช้กับแกนยาว 100 มม. เป็นผลให้มันมีขนาดลดลง 5 มม. หารการยืดตัว (5 มม.) โดยความยาวเริ่มต้น (100 มม.) เราได้การยืดตัวที่สัมพันธ์กันที่ 0.05 ตัวแปรคือปริมาณที่ไม่มีมิติ ในบางกรณีเพื่อความสะดวกในการรับรู้มันถูกแปลเป็นร้อยละ
• การยืดตัวด้านข้างแบบสัมพัทธ์คำนวณคล้ายกับรายการด้านบน แต่แทนที่จะพิจารณาความยาวเส้นผ่านศูนย์กลางของก้านจะถูกพิจารณาที่นี่ การทดลองแสดงให้เห็นว่าสำหรับวัสดุส่วนใหญ่การยืดตัวในแนวขวางจะน้อยกว่าแนวยาว 3-4 เท่า
• ค่าสัมประสิทธิ์การเจาะคืออัตราส่วนของความเครียดตามยาวสัมพัทธ์กับความเครียดด้านข้างสัมพัทธ์ พารามิเตอร์นี้ช่วยให้คุณสามารถอธิบายการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้อย่างสมบูรณ์ภายใต้อิทธิพลของการโหลด
• โมดูลัสแรงเฉือนจะกำหนดคุณสมบัติความยืดหยุ่นเมื่อความเค้นเฉือนถูกนำไปใช้กับตัวอย่างคือเมื่อเวกเตอร์แรงกำหนดทิศทาง 90 องศากับพื้นผิวของร่างกาย ตัวอย่างของแรงดังกล่าวเป็นผลงานของหมุดย่นสำหรับการตัดเล็บสำหรับการบดและอื่น ๆ โดยโมดูลัสแรงเฉือนมีความสัมพันธ์กับแนวคิดดังกล่าวเป็นความหนืดของวัสดุ
• โมดูลัสแบบกลุ่มมีลักษณะโดยการเปลี่ยนแปลงปริมาณของวัสดุสำหรับการใช้งานที่หลากหลายของโหลด มันเป็นอัตราส่วนของความดันปริมาตรต่อความเครียดการบีบอัดตามปริมาตร ตัวอย่างของงานดังกล่าวเป็นตัวอย่างที่แช่อยู่ในน้ำซึ่งได้รับผลกระทบจากแรงดันของเหลวทั่วทั้งพื้นที่

นอกเหนือจากข้างต้นมีความจำเป็นต้องพูดถึงว่าวัสดุบางประเภทมีคุณสมบัติเชิงกลที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับทิศทางของโหลด วัสดุดังกล่าวมีลักษณะเป็น anisotropic ตัวอย่างที่ชัดเจน ได้แก่ ไม้พลาสติกลามิเนตหินบางชนิดผ้าและอื่น ๆ

ในวัสดุไอโซโทรปิกสมบัติเชิงกลและการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นจะเหมือนกันในทุกทิศทาง เหล่านี้รวมถึงโลหะ (เหล็ก, เหล็กหล่อ, ทองแดง, อลูมิเนียม ฯลฯ ), พลาสติกที่ไม่ใช่ลามิเนต, หินธรรมชาติ, คอนกรีต, ยาง

ค่าของโมดูลัสความยืดหยุ่น

ควรสังเกตว่าโมดูลัสของ Young นั้นไม่คงที่ แม้แต่วัสดุเดียวกันก็สามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับจุดที่ใช้แรง

วัสดุพลาสติกยืดหยุ่นบางชนิดมีโมดูลัสความยืดหยุ่นคงที่มากหรือน้อยเมื่อทำงานทั้งในการบีบอัดและแรงดึง: ทองแดงอลูมิเนียมเหล็ก ในกรณีอื่น ๆ ความยืดหยุ่นอาจแตกต่างกันไปตามรูปร่างของโปรไฟล์

นี่คือตัวอย่างของค่าโมดูลัสของ Young (หน่วยเป็นล้าน kgf / cm2) ของวัสดุบางชนิด:

• ทองเหลือง - 1.01
• บรอนซ์ - 1.00
• อิฐก่ออิฐ - 0.03
• งานก่อหินแกรนิต - 0.09
• คอนกรีต - 0.02
• ไม้ตามแนวเส้นใยคือ 0.1
• ไม้ที่ตัดผ่านเส้นใยคือ 0.005
• อลูมิเนียม - 0.7

พิจารณาความแตกต่างในการอ่านระหว่างโมดูลัสยืดหยุ่นสำหรับเหล็กขึ้นอยู่กับเกรด

บันทึก: 1. เพื่อกำหนดโมดูลัสความยืดหยุ่นเป็น kgf / cm 2 ค่าตารางจะถูกคูณด้วย 10 (แม่นยำยิ่งขึ้น 10.1937)

2. ค่าของโมดูลัสยืดหยุ่น E สำหรับโลหะ, ไม้, วัสดุก่อสร้างควรระบุตามหลักเกณฑ์และข้อบังคับการก่อสร้างที่เกี่ยวข้อง

ข้อมูลกฎข้อบังคับสำหรับการคำนวณโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก:

ตารางที่ 2 โมดูลัสเริ่มต้นของความยืดหยุ่นของคอนกรีต (ตาม SP 52-101-2003)

ตารางที่ 2.1 โมดูลัสเริ่มต้นของความยืดหยุ่นของคอนกรีตตาม SNiP 2.03.01-84 * (1996)

หมายเหตุ: 1. เหนือบรรทัดคือค่าใน MPa ภายใต้บรรทัด - เป็น kgf / cm 2

2. สำหรับคอนกรีตมวลเบาเซลลูลาร์และรูพรุนที่มีค่าความหนาแน่นปานกลางค่าความยืดหยุ่นเริ่มต้นจะถูกนำมาใช้โดยการประมาณเชิงเส้น

3. สำหรับคอนกรีตมวลเบาแบบไม่เติมอากาศค่า E ข ยอมรับสำหรับคอนกรีตที่มีการคูณด้วยตัวคูณด้วย 0.8

4. สำหรับค่าความเครียดคอนกรีต จ ยอมรับสำหรับคอนกรีตหนักที่มีการคูณโดยสัมประสิทธิ์ a \u003d 0.56 + 0.006V

5. เกรดคอนกรีตที่กำหนดในวงเล็บไม่ตรงกับคลาสคอนกรีตที่ระบุ

ตารางที่ 3 ค่ามาตรฐานของความต้านทานคอนกรีต (ตาม SP 52-101-2003)

ตารางที่ 4 ค่าประมาณของความต้านทานคอนกรีต (ตาม SP 52-101-2003)

ตารางที่ 4.1 ค่าที่คำนวณได้ของความต้านทานคอนกรีตต่อการบีบอัดตาม SNiP 2.03.01-84 * (1996)

ตารางที่ 5 ค่าโดยประมาณของความต้านทานแรงดึงคอนกรีต (ตาม SP 52-101-2003)

ตารางที่ 6 ความต้านทานมาตรฐานสำหรับวาล์ว (ตาม SP 52-101-2003)

ตารางที่ 6.1 ความต้านทานมาตรฐานสำหรับคลาสวาล์วตาม SNiP 2.03.01-84 * (1996)

ตารางที่ 6.2 ความต้านทานมาตรฐานสำหรับวาล์วของคลาส B และ K ตาม SNiP 2.03.01-84 * (1996)

ตารางที่ 7 ความต้านทานการออกแบบสำหรับวาล์ว (ตาม SP 52-101-2003)

ตารางที่ 7.1 ความต้านทานการออกแบบสำหรับวาล์วคลาส A ตาม SNiP 2.03.01-84 * (1996)

ตารางที่ 7.2 ความต้านทานการออกแบบสำหรับวาล์วของคลาส B และ K ตาม SNiP 2.03.01-84 * (1996)

ข้อมูลกฎข้อบังคับสำหรับการคำนวณโครงสร้างโลหะ:

ตารางที่ 8 มาตรฐานและการคำนวณความต้านทานต่อแรงดึงการบีบอัดและการดัดงอ (ตาม SNiP II-23-81 (1990)

แผ่นเหล็กบรอดแบนด์และเหล็กโครงสร้างตามมาตรฐาน GOST 27772-88 สำหรับโครงสร้างเหล็กของอาคารและโครงสร้าง

หมายเหตุ:

1. ความหนาของเหล็กรูปควรใช้เป็นความหนาของชั้นวาง (ความหนาขั้นต่ำของมันคือ 4 มม.)

2. ค่าเชิงบรรทัดฐานของความแข็งแรงของผลผลิตและความต้านทานชั่วคราวตาม GOST 27772-88 ถูกนำมาเป็นความต้านทานเชิงบรรทัดฐาน

3. ค่าของความต้านทานการออกแบบได้มาจากการหารค่าความต้านทานเชิงบรรทัดฐานโดยปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับวัสดุโดยมีการปัดเศษเป็น 5 MPa (50 kgf / cm 2)

ตารางที่ 9 เกรดเหล็กถูกแทนที่ด้วยเหล็กตาม GOST 27772-88 (อ้างอิงจาก SNiP II-23-81 (1990))

หมายเหตุ: 1. เหล็กС345และС375ของหมวด 1, 2, 3, 4 ตาม GOST 27772-88 แทนที่เหล็กประเภท 6, 7 และ 9, 12, 13 และ 15 ตามลำดับตาม GOST 19281-73 * และ GOST 19282-73 *
2. เหล็ก S345K, S390, S390K, S440, S590, S590K ตาม GOST 27772-88 แทนที่เกรดเหล็กที่สอดคล้องกันของหมวดหมู่ 1-15 ตาม GOST 19281-73 * และ GOST 19282-73 * ที่ระบุในตารางนี้
3. การเปลี่ยนเหล็กให้เป็นไปตาม GOST 27772-88 ด้วยเหล็กที่จัดหาให้ตามมาตรฐานอื่น ๆ ของสหภาพทุกรัฐและไม่มีเงื่อนไขทางเทคนิค

ความต้านทานการออกแบบสำหรับเหล็กที่ใช้สำหรับการผลิตแผ่นโปรไฟล์จะได้รับแยกต่างหาก

รายการ วรรณกรรมที่ใช้:

1. SNiP 2.03.01-84 "โครงสร้างคอนกรีตและคอนกรีตเสริมเหล็ก"

2. SP 52-101-2003

3. SNiP II-23-81 (1990) "โครงสร้างเหล็ก"

4. Alexandrov A.V. ความแข็งแรงของวัสดุ มอสโก: โรงเรียนมัธยม - 2003

5. Fesik S.P. คู่มือความต้านทานต่อวัสดุ เคียฟ: นาฬิกาปลุก - 2525

งานหลักของการออกแบบทางวิศวกรรมคือการเลือกส่วนที่ดีที่สุดของโปรไฟล์และวัสดุของการก่อสร้าง มีความจำเป็นต้องค้นหาขนาดที่แน่นอนที่จะช่วยให้มั่นใจได้ว่ารูปร่างของระบบจะอยู่ในระดับต่ำสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ภายใต้อิทธิพลของโหลด ตัวอย่างเช่นเหล็กชนิดใดที่ควรใช้เป็นคานลำแสงของโครงสร้าง? วัสดุที่สามารถนำมาใช้อย่างไม่มีเหตุผลการติดตั้งจะมีความซับซ้อนมากขึ้นและการก่อสร้างจะหนักขึ้นต้นทุนทางการเงินจะเพิ่มขึ้น แนวคิดเช่นโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กจะตอบคำถามนี้ มันจะช่วยให้ในช่วงเริ่มต้นเพื่อหลีกเลี่ยงการปรากฏตัวของปัญหาเหล่านี้

แนวคิดทั่วไป

โมดูลัสยืดหยุ่น (โมดูลัสของ Young) เป็นตัวบ่งชี้คุณสมบัติเชิงกลของวัสดุซึ่งแสดงถึงความต้านทานต่อการเสียรูปแบบแรงดึง กล่าวอีกนัยหนึ่งนี่คือค่าของความเหนียวของวัสดุ ยิ่งโมดูลัสของความยืดหยุ่นสูงเท่าไรแท่งใดก็ตามจะยืดน้อยลงภายใต้แรงกระทำอื่น ๆ เท่ากัน (พื้นที่หน้าตัดขนาดของแรงและอื่น ๆ )

โมดูลัสของหนุ่มสาวในทฤษฎีความยืดหยุ่นนั้นเขียนด้วยตัวอักษร E มันเป็นองค์ประกอบของกฎของฮุค (ในการเสียรูปของวัตถุยืดหยุ่น) ค่านี้เกี่ยวข้องกับความเครียดที่เกิดขึ้นในตัวอย่างและการเสียรูป

ค่านี้วัดตามระบบมาตรฐานสากลของหน่วยใน MPa (Megapascals). แต่ในทางปฏิบัติวิศวกรมีแนวโน้มที่จะใช้ขนาด kgf / cm2 มากขึ้น

สังเกตุตัวบ่งชี้นี้ถูกกำหนดในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ สาระสำคัญของวิธีนี้คือการแตกตัวอย่างรูปดัมเบลของวัสดุบนอุปกรณ์พิเศษ เมื่อเรียนรู้การยืดตัวและความตึงที่ตัวอย่างยุบตัวข้อมูลตัวแปรจะถูกแบ่งออกเป็นส่วน ๆ มูลค่าที่ได้รับคือโมดูลัส (Young's) ของความยืดหยุ่น

ดังนั้นจึงพิจารณาเฉพาะวัสดุยืดหยุ่นโมดูลัสของ Young: ทองแดงเหล็กและอื่น ๆ และวัสดุที่เปราะจะถูกบีบอัดจนถึงช่วงเวลาที่รอยแตกปรากฏขึ้น: คอนกรีตเหล็กหล่อและสิ่งที่คล้ายกัน

สมบัติเชิงกล

เฉพาะเมื่อทำงานกับแรงตึงหรือแรงอัดโมดูลัสยืดหยุ่น (Young) ช่วยในการเดาพฤติกรรมของวัสดุ แต่เมื่อดัดดัดตัดและโหลดอื่น ๆ คุณจะต้องป้อนพารามิเตอร์เพิ่มเติม:

นอกเหนือจากที่กล่าวมาข้างต้นเป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การกล่าวถึงว่าวัสดุบางอย่างมีคุณสมบัติเชิงกลที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับทิศทางของการโหลด วัสดุดังกล่าวเรียกว่า anisotropic ตัวอย่างของสิ่งนี้คือเนื้อผ้าหินบางชนิดลามิเนตไม้และอื่น ๆ

สำหรับวัสดุไอโซโทรปิกสมบัติเชิงกลและการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นจะเหมือนกันในทุกทิศทาง วัสดุดังกล่าวรวมถึงโลหะ: อลูมิเนียม, ทองแดง, เหล็กหล่อ, เหล็ก ฯลฯ รวมถึงยาง, คอนกรีต, หินธรรมชาติ, พลาสติกที่ไม่ใช่ลามิเนต

โมดูลัสยืดหยุ่น

ควรสังเกตว่าค่านี้เป็นตัวแปร แม้แต่วัสดุเดียวก็สามารถมีความหมายที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับว่าจุดแรงถูกนำไปใช้ วัสดุพลาสติกยืดหยุ่นบางชนิดมีค่าโมดูลัสยืดหยุ่นเกือบคงที่เมื่อทำงานทั้งในแรงดึงและแรงอัด: เหล็ก, อลูมิเนียม, ทองแดง และมีสถานการณ์เมื่อค่านี้ถูกวัดโดยรูปร่างของโปรไฟล์

ค่าบางค่า (ค่าจะแสดงเป็นล้าน kgf / cm2):

1. อลูมิเนียม - 0.7
2. ไม้ที่ตัดผ่านเส้นใยคือ 0.005
3. ไม้ตามแนวเส้นใยคือ 0.1
4. คอนกรีต - 0.02
5. งานก่อหินแกรนิต - 0.09
6. วัสดุก่อสร้าง - 0.03
7. บรอนซ์ - 1.00
8. ทองเหลือง - 1.01
9. เหล็กหล่อเทา - 1.16
10. เหล็กหล่อสีขาว - 1.15

ความแตกต่างในตัวบ่งชี้ของโมดูลัสยืดหยุ่นสำหรับเหล็กขึ้นอยู่กับเกรดของพวกเขา:

ค่านี้ยังแตกต่างกันไปตามประเภทของการเช่า:

1. สายเคเบิลที่มีแกนโลหะ - 1.95
2. เชือกหวาย - 1.9
3. สายแรงสูง - 2.1

ดังที่เห็นได้ว่าการเบี่ยงเบนในค่าของโมดูลัสยืดหยุ่นของเหล็กไม่มีนัยสำคัญ ด้วยเหตุนี้เองที่วิศวกรส่วนใหญ่ในการคำนวณของพวกเขาละเลยข้อผิดพลาดและรับค่า 2.00

ลักษณะทางกายภาพของวัสดุสำหรับโครงสร้างเหล็ก

2.06 · 10 5 (2.1 · 10 6)

0.83 · 10 5 (0.85 · 10 6)

0.98 · 10 5 (1.0 · 10 6)

1.96 · 10 5 (2.0 · 10 6)

1.67 · 10 5 (1.7 · 10 6)

1.47 · 10 5 (1.5 · 10 6)

1.27 · 10 5 (1.3 · 10 6)

0.78 · 10 5 (0.81 · 10 6)

บันทึก. ค่าโมดูลัสยืดหยุ่นนั้นมีไว้สำหรับเชือกที่ยืดก่อนหน้านี้ด้วยแรงอย่างน้อย 60% ของความแข็งแรงในการแตกหักของเชือกโดยรวม

ลักษณะทางกายภาพของสายไฟและสายไฟ

โมดูลัสยืดหยุ่น - ชื่อทั่วไปของปริมาณทางกายภาพหลายลักษณะความสามารถของร่างกายที่เป็นของแข็ง (วัสดุสาร) ที่จะเปลี่ยนรูปยืดหยุ่น (นั่นคือไม่ได้ตลอดเวลา) เมื่อแรงถูกนำไปใช้กับมัน ในด้านการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นโมดูลัสยืดหยุ่นของร่างกายในกรณีทั่วไปขึ้นอยู่กับความเครียดและถูกกำหนดโดยอนุพันธ์ (ไล่ระดับสี) ของการพึ่งพาอาศัยกันของความเครียดในการเสียรูปเช่นความชันของส่วนเชิงเส้นเริ่มต้นของแผนภาพความเครียดความเครียด

E \u003d def d σ d ε <=>> >

ในกรณีที่พบบ่อยที่สุดการพึ่งพาอาศัยกันของความเครียดและความเครียดเป็นเชิงเส้น (กฎของฮุค):

E \u003d σε >> .

ถ้าวัดความเค้นเป็นปาสกาลเนื่องจากการเสียรูปเป็นปริมาณที่ไม่มีมิติหน่วยวัด E ก็จะเป็นปาสคาลเช่นกัน คำจำกัดความทางเลือกคือการพิจารณาว่าโมดูลัสความยืดหยุ่นนั้นมีความเครียดเพียงพอที่จะทำให้ความยาวของตัวอย่างเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า คำจำกัดความนี้ไม่ถูกต้องสำหรับวัสดุส่วนใหญ่เนื่องจากค่านี้มีขนาดใหญ่กว่าความแข็งแรงของผลผลิตของวัสดุหรือค่าที่การยืดตัวไม่เป็นเส้นตรง แต่อาจจะง่ายกว่า

ความหลากหลายของวิธีที่ความเครียดและความเครียดสามารถเปลี่ยนแปลงได้รวมถึงทิศทางของแรงกระทำทำให้คุณสามารถกำหนดโมดูลัสยืดหยุ่นได้หลายประเภท มีโมดูลหลักสามโมดูลที่ให้ไว้ที่นี่:

วัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันและไอโซโทรปิก (ของแข็ง) ที่มีคุณสมบัติความยืดหยุ่นเชิงเส้นถูกอธิบายอย่างสมบูรณ์โดยโมดูลยืดหยุ่นสองโมดูลซึ่งเป็นคู่ของโมดูลใด ๆ หากได้รับโมดูลัสยืดหยุ่นคู่โมดูลอื่น ๆ สามารถรับได้จากสูตรที่แสดงในตารางด้านล่าง

ในการไหลที่ไม่มีความเค้นจะเกิดความเครียดเฉือนดังนั้นโมดูลัสแรงเฉือนจะเป็นศูนย์เสมอ นี่ก็หมายความว่าโมดูลัสของยังเป็นศูนย์

หรือพารามิเตอร์ที่สองอ่อนแอ

โมดูลยืดหยุ่น (E) สำหรับสารบางอย่าง

ก่อนที่จะใช้วัสดุใด ๆ ในงานก่อสร้างคุณควรทำความคุ้นเคยกับลักษณะทางกายภาพของวัสดุเพื่อทราบวิธีจัดการกับมันผลกระทบทางกลที่ยอมรับได้และอื่น ๆ หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่มักให้ความสนใจคือโมดูลัสยืดหยุ่น

ด้านล่างเราจะพิจารณาแนวคิดนี้รวมถึงคุณค่านี้ซึ่งเกี่ยวข้องกับวัสดุที่ได้รับความนิยมมากที่สุดชิ้นหนึ่งในงานก่อสร้างและซ่อมแซม - เหล็ก ตัวชี้วัดเหล่านี้จะได้รับการพิจารณาสำหรับวัสดุอื่น ๆ เพื่อเป็นตัวอย่าง

โมดูลัสยืดหยุ่น - มันคืออะไร?

โมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุเรียกว่า ชุดปริมาณทางกายภาพซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถของร่างกายที่มั่นคงในการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นภายใต้เงื่อนไขของการใช้กำลังกับมัน มันแสดงด้วยตัวอักษร E ดังนั้นมันจะถูกกล่าวถึงในตารางทั้งหมดที่จะไปเพิ่มเติมในบทความ

เป็นไปไม่ได้ที่จะบอกว่ามีเพียงวิธีเดียวในการระบุคุณค่าของความยืดหยุ่น วิธีการที่แตกต่างกันในการศึกษาปริมาณนี้ได้นำไปสู่ความจริงที่ว่ามีหลายวิธีที่แตกต่างกันในครั้งเดียว ด้านล่างมีสามวิธีหลักในการคำนวณประสิทธิภาพของคุณลักษณะนี้สำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน:

ตารางตัวบ่งชี้ความยืดหยุ่นของวัสดุ

ก่อนที่จะดำเนินการกับคุณสมบัติเหล็กนี้โดยตรงให้เราพิจารณาก่อนเป็นตัวอย่างและข้อมูลเพิ่มเติมตารางที่มีข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณนี้ที่เกี่ยวข้องกับวัสดุอื่น ๆ ข้อมูลถูกวัดเป็น MPa.

ดังที่คุณเห็นจากตารางข้างต้นค่านี้จะแตกต่างกันไปสำหรับวัสดุที่แตกต่างกันนอกจากนี้ตัวบ่งชี้ต่างกันถ้าการคำนวณหนึ่งหรือรุ่นอื่นของตัวบ่งชี้นี้ถูกนำมาพิจารณา ทุกคนมีอิสระที่จะเลือกตัวเลือกการศึกษาตัวบ่งชี้ที่เหมาะกับเขา บางทีอาจเป็นการดีกว่าที่จะพิจารณาโมดูลัสของ Young เนื่องจากมีการใช้บ่อยขึ้นอย่างแม่นยำสำหรับการอธิบายลักษณะของวัสดุเฉพาะในเรื่องนี้

หลังจากที่เราได้ทำความรู้จักกับข้อมูลของคุณสมบัตินี้ของวัสดุอื่น ๆ ในเวลาสั้น ๆ เราดำเนินการโดยตรงกับลักษณะของเหล็กแยกต่างหาก

เริ่ม หันไปหาตัวเลขที่แห้ง และได้ตัวบ่งชี้ต่าง ๆ ของคุณลักษณะนี้สำหรับเหล็กและโครงสร้างเหล็กชนิดต่าง ๆ :

• โมดูลัสของความยืดหยุ่น (E) สำหรับการหล่ออุปกรณ์รีดร้อนที่ทำจากเหล็กเกรดเรียกว่าศิลปะ 3 และศิลปะ 5 เท่ากับ 2.1 * 106 kg / cm ^ 2
• สำหรับเหล็กเช่น25Г2Сและ30ХГ2Сค่านี้คือ 2 * 106 kg / cm ^ 2
• สำหรับลวดที่มีลักษณะเป็นช่วง ๆ และลวดกลมดึงเย็นมีค่าความยืดหยุ่นเท่ากับ 1.8 * 106 กก. / ซม. ^ 2 สำหรับการเสริมแรงแบบเย็น - เรียวตัวเลขจะคล้ายกัน
• สำหรับเส้นและมัดลวดที่มีความแข็งแรงสูงค่าคือ 2 · 10 6 กก. / ซม. ^ 2
• สำหรับเหล็กเกลียวเชือกและเชือกที่มีแกนโลหะค่าคือ 1.5 · 10 4 กก. / ซม. ^ 2 ในขณะที่สายเคเบิลที่มีแกนกลางอินทรีย์ค่านี้จะไม่เกิน 1.3 · 10 6 กิโลกรัม / ซม. ^ 2
• เฉือนโมดูลัส (G) สำหรับเหล็กแผ่นรีดคือ 8.4 · 10 6 กก. / ซม. ^ 2
• และในที่สุดอัตราส่วนปัวซองสำหรับเหล็กคือ 0.3

เหล่านี้เป็นข้อมูลทั่วไปสำหรับประเภทของเหล็กและผลิตภัณฑ์เหล็ก แต่ละค่าจะถูกคำนวณตามกฎทางกายภาพทั้งหมดและคำนึงถึงความสัมพันธ์ที่มีอยู่ทั้งหมดที่ใช้ในการรับค่าของคุณลักษณะนี้

ด้านล่างจะมีข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับลักษณะเหล็กนี้ ค่าจะได้รับเป็น n เกี่ยวกับโมดูลัสของ Youngและในโมดูลัสแรงเฉือนทั้งในบางหน่วยของการวัด (MPa) และในอื่น ๆ (kg / cm2, newton * m2)

เหล็กและยี่ห้อต่าง ๆ

ค่าของพารามิเตอร์ความยืดหยุ่นของเหล็กแตกต่างกันไปตั้งแต่ มีหลายโมดูลพร้อมกันซึ่งคำนวณและคำนวณต่างกัน คุณสามารถสังเกตเห็นความจริงที่ว่าโดยหลักการแล้วตัวบ่งชี้ไม่แตกต่างกันมากนักซึ่งเป็นพยานในการสนับสนุนการศึกษาที่แตกต่างกันของความยืดหยุ่นของวัสดุต่าง ๆ แต่คุณไม่ควรเจาะลึกลงไปในการคำนวณสูตรและค่าทั้งหมดเนื่องจากมันเพียงพอที่จะเลือกค่าความยืดหยุ่นที่แน่นอนเพื่อมุ่งเน้นไปที่มันในอนาคต

โดยวิธีการถ้าคุณไม่แสดงค่าทั้งหมดในอัตราส่วนตัวเลข แต่นำพวกเขาทันทีและคำนวณอย่างสมบูรณ์แล้วลักษณะของเหล็กนี้จะเท่ากับ E \u003d 200,000 MPa หรือ E \u003d 2,039,000 kg / cm ^ 2.

ข้อมูลนี้จะช่วยให้เข้าใจแนวคิดของโมดูลัสยืดหยุ่นและทำความคุ้นเคยกับค่านิยมหลักของคุณลักษณะนี้สำหรับเหล็กผลิตภัณฑ์เหล็กตลอดจนวัสดุอื่น ๆ

ควรจำไว้ว่าโมดูลัสความยืดหยุ่นนั้นแตกต่างกันสำหรับโลหะผสมที่แตกต่างกันของเหล็กและสำหรับโครงสร้างเหล็กต่าง ๆ ที่มีสารประกอบอื่น ๆ แต่ถึงแม้จะอยู่ในสภาพดังกล่าวเราก็สามารถสังเกตได้ว่าตัวชี้วัดนั้นแตกต่างกันเพียงเล็กน้อยเท่านั้น มูลค่าของโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กขึ้นอยู่กับโครงสร้าง เช่นเดียวกับปริมาณคาร์บอน วิธีการแปรรูปเหล็กร้อนหรือเย็นก็ไม่สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อตัวบ่งชี้นี้