Modul pružnosti pro ocel a další materiály

Před použitím jakéhokoli materiálu ve stavebních pracích byste se měli seznámit s jeho fyzikálními vlastnostmi, abyste věděli, jak s ním zacházet, jaké mechanické zatížení bude pro něj přijatelné atd. Jednou z důležitých charakteristik, které je často věnována pozornost, je modul pružnosti.

Níže budeme zvažovat samotný koncept, stejně jako tuto hodnotu ve vztahu k jednomu z nejoblíbenějších materiálů ve stavebnictví a opravách – oceli. Tyto indikátory budou pro příklad uvažovány i pro jiné materiály.

Modul pružnosti – co to je?

Modul pružnosti libovolného materiálu se nazývá soubor fyzikálních veličin, které charakterizují schopnost jakéhokoli pevného tělesa pružně se deformovat za podmínek působení síly na něj. Vyjadřuje se písmenem E. Bude tedy uveden ve všech tabulkách, které budou v článku následovat.

Nelze říci, že existuje pouze jeden způsob určení hodnoty elasticity. Různé přístupy ke studiu této veličiny vedly k existenci několika různých přístupů najednou. Níže jsou uvedeny tři hlavní metody pro výpočet indikátorů této charakteristiky pro různé materiály:

• Youngův modul (E) popisuje odolnost materiálu vůči jakémukoli roztažení nebo stlačení při elastické deformaci. Youngova varianta je určena poměrem tlakového napětí k deformaci. Obvykle se nazývá jednoduše modul pružnosti.
• Smykový modul (G)také zvaný modul tuhosti. Tato metoda odhaluje schopnost materiálu odolávat jakékoli změně tvaru, ale za podmínek zachování své normy. Smykový modul je vyjádřen jako poměr smykového napětí ke smykovému přetvoření, které je definováno jako změna pravého úhlu mezi existujícími rovinami vystavenými smykovým napětím. Smykový modul je mimochodem jednou ze složek takového jevu, jako je viskozita.
• Objemový modul pružnosti (K), kterému se také říká modul hromadné komprese. Tato volba označuje schopnost předmětu vyrobeného z jakéhokoli materiálu změnit svůj objem v případě vystavení komplexnímu normálovému napětí, které je stejné ve všech směrech. Tato varianta je vyjádřena poměrem velikosti objemového napětí k velikosti relativního objemového stlačení.
• Existují i ​​další indexy elasticity, které se měří v jiných jednotkách a vyjadřují se jinými poměry. Dalšími velmi známými a oblíbenými variantami indikátorů elasticity jsou Lame parametry nebo Poissonův poměr.

Tabulka indexů pružnosti materiálů

Než přejdeme přímo k této charakteristice oceli, uvažme nejprve jako příklad a doplňující informace tabulku obsahující údaje o této hodnotě ve vztahu k jiným materiálům. Údaje jsou měřeny v MPa.

Modul pružnosti různých materiálů

Jak je patrné z výše uvedené tabulky, tato hodnota je pro různé materiály různá a ukazatele se liší i podle toho, která verze výpočtu tohoto ukazatele je použita. Každý si může svobodně vybrat možnost studia ukazatelů, která mu nejlépe vyhovuje. Možná je vhodnější uvažovat Youngův modul, protože se v tomto ohledu častěji používá k charakterizaci konkrétního materiálu.

Poté, co jsme si krátce prošli údaje o této charakteristice jiných materiálů, přejdeme přímo k charakteristikám oceli samostatně.

Pro začátek vraťme se k suchým postavám a odvodíme různé ukazatele této charakteristiky pro různé typy oceli a ocelových konstrukcí:

• Modul pružnosti (E) pro odlitky, výztuž válcovaná za tepla z ocelí St.3 a St. 5 se rovná 2,1*106 kg/cm^2.
• Pro oceli jako 25G2S a 30KhG2S je tato hodnota rovna 2*106 kg/cm^2.
• Pro drát s periodickým průřezem a kruhový drát tažený za studena je taková hodnota pružnosti rovna 1,8*106 kg/cm^2. U výztuže zploštělé za studena jsou indikátory podobné.
• Pro prameny a svazky vysokopevnostního drátu je hodnota 2·10 6 kg/cm^2
• U ocelových spirálových lan a lan s kovovým jádrem je hodnota 1,5 x 10 4 kg/cm^2, zatímco u lan s organickým jádrem tato hodnota nepřesahuje 1,3 x 10 6 kg/cm^2.
• Modul ve smyku (G) pro válcovanou ocel je 8,4 x 10 kg/cm^6.
• A konečně, Poissonův poměr pro ocel je roven 0,3

Jedná se o obecné údaje uvedené pro druhy oceli a ocelových výrobků. Každá hodnota byla vypočtena podle všech fyzikálních pravidel a s přihlédnutím ke všem existujícím vztahům, které se používají k odvození hodnot této charakteristiky.

Níže jsou uvedeny všechny obecné informace o této charakteristice oceli. Hodnoty budou uvedeny jako po Youngově modulua smykovým modulem, a to jak v některých měrných jednotkách (MPa), tak v jiných (kg/cm2, newton*m2).

Ocel a několik jejích různých jakostí

Hodnoty ukazatelů pružnosti oceli se liší, protože existuje několik modulů najednou, které se počítají a počítají odlišně. Lze poznamenat, že v zásadě se ukazatele příliš neliší, což hovoří ve prospěch různých studií elasticity různých materiálů. Není však třeba se ponořit příliš hluboko do všech výpočtů, vzorců a hodnot, protože stačí zvolit určitou hodnotu elasticity, abyste se na ni mohli v budoucnu zaměřit.

Mimochodem, pokud nevyjádříte všechny hodnoty v číselných poměrech, ale vezmete je všechny najednou a úplně je spočítáte, pak se tato charakteristika oceli bude rovnat: E=200000 MPa nebo E=2 kg/cm^039.

Tyto informace vám pomohou pochopit pojem modulu pružnosti a také se seznámit se základními hodnotami této charakteristiky pro ocel, ocelové výrobky a několik dalších materiálů.

Je třeba si uvědomit, že hodnoty modulu pružnosti se liší pro různé ocelové slitiny a pro různé ocelové konstrukce, které obsahují ve svém složení jiné sloučeniny. Ale i za takových podmínek si lze všimnout skutečnosti, že ukazatele se příliš neliší. Hodnota modulu pružnosti oceli závisí téměř výhradně na konstrukci. a také z obsahu uhlíku. Způsob zpracování oceli za tepla nebo za studena také nemůže tento ukazatel příliš ovlivnit.

• Autor: Nikolay Ivanovič Matveev
• vytisknout