Conceptos generales
El módulo de elasticidad (módulo de Young) es un indicador de las propiedades mecánicas de un material, que caracteriza su resistencia a la deformación por tracción . En otras palabras, este es el valor de la plasticidad del material. Cuanto más altos sean los valores del módulo elástico, menos se estirará cualquier vástago bajo cargas iguales (área de sección transversal, magnitud de carga y otros).
El módulo de Young en la teoría de la elasticidad se denota con la letra E. Es un componente de la ley de Hooke (sobre la deformación de los cuerpos elásticos). Este valor relaciona la tensión que surge en la muestra y su deformación.
Este valor se mide de acuerdo con el sistema internacional estándar de unidades en MPa (Megapascales) . Pero en la práctica, los ingenieros están más inclinados a usar la dimensión kgf / cm2.
Este indicador se determina experimentalmente en laboratorios científicos. La esencia de este método es romper las muestras con forma de mancuerna del material en equipos especiales. Habiendo reconocido el alargamiento y la tensión a la que colapsó la muestra, dividen los datos variables entre sí. El valor obtenido es el módulo de elasticidad (joven).
Por lo tanto, solo se determina el módulo de Young de los materiales elásticos: cobre, acero, etc. Y los materiales frágiles se comprimen hasta que aparecen grietas: hormigón, hierro fundido y similares.
Propiedades mecanicas
Solo cuando se trabaja en tensión o compresión (módulo elástico) de elasticidad ayuda a adivinar el comportamiento de un material . Pero al doblar, cortar, triturar y otras cargas, deberá ingresar parámetros adicionales:
La rigidez es el producto de la sección transversal del perfil por el módulo de elasticidad. Por este valor, se puede juzgar la plasticidad de la obra en su conjunto y no sobre el material por separado. La unidad de medida es kilogramos de fuerza.- El alargamiento longitudinal es la relación entre el alargamiento absoluto del material de la muestra y su longitud total. Por ejemplo, a una barra cuya longitud es de 200 milímetros se le aplicó cierta fuerza. Como resultado, se hizo más corto en 5 milímetros. Como resultado, el alargamiento será de 0.05. Esta cantidad es adimensional. Para una percepción más conveniente, a veces se convierte en porcentajes.
- El alargamiento lateral se calcula de la misma manera que el alargamiento longitudinal, pero en lugar de la longitud, se toma el diámetro de la varilla. Se estableció experimentalmente que para una mayor cantidad de material, el transversal es menor que el alargamiento longitudinal en aproximadamente 4 veces.
Proporción de Poisson. Esta es la relación de la tensión longitudinal relativa a la transversal transversal relativa. Con este valor, es posible describir completamente bajo la influencia de una carga de un cambio en la forma.- El módulo de corte describe las propiedades elásticas bajo la influencia de propiedades tangenciales en la muestra. En otras palabras, cuando el vector de fuerza se dirige a la superficie del cuerpo a 90 grados. Un ejemplo de tales cargas es el trabajo de clavos para trituración, remaches para corte, etc. Este parámetro está relacionado con la viscosidad del material.
- El módulo masivo caracteriza el cambio en el volumen de muestra para una aplicación versátil de carga uniforme. Este valor es la relación entre la presión a granel y la tensión de compresión a granel. Como ejemplo, podemos considerar un material sumergido en agua, que se ve afectado por la presión del fluido en toda su área.
Además de lo anterior, vale la pena mencionar que algunos materiales tienen diferentes propiedades mecánicas dependiendo de la dirección de la carga . Tales materiales se llaman anisotrópicos. Ejemplos de esto son las telas, algunos tipos de piedra, plásticos laminados, madera, etc.
Los materiales son propiedades mecánicas isotrópicas y la deformación elástica en cualquier dirección es la misma. Dichos materiales incluyen metales: aluminio, cobre, hierro fundido, acero, etc., así como caucho, concreto, piedras naturales, plásticos no laminados.
Módulo de elasticidad
Vale la pena señalar que este valor es variable. Incluso para un material, puede tener un significado diferente dependiendo de los puntos en los que se aplicó la fuerza. Algunos materiales elásticos de plástico tienen un valor casi constante del módulo de elasticidad cuando se trabaja tanto en tensión como en compresión: acero, aluminio, cobre. Y hay situaciones en las que este valor se mide por la forma del perfil.
Algunos valores (el valor se presenta en millones de kgf / cm2) :
- Aluminio - 0.7.
- Madera a través de las fibras - 0, 005.
- Madera a lo largo de las fibras - 0.1.
- Hormigón - 0, 02.
- Mampostería de granito de piedra - 0.09.
- Mampostería de piedra - 0.03.
- Bronce - 1.00.
- Latón - 1.01.
- Hierro fundido gris - 1.16.
- Hierro blanco - 1.15.
La diferencia en el módulo elástico para aceros según sus marcas:
Rodamientos de aceros (SH-15) - 2.1.- Spring (60С2) y die (9ХМФ) - 2.03.
- Inoxidable (12X18H10T) - 2.1.
- Baja aleación (40X, 30HGSA) - 2.05.
- Calidad normal (Art. 6, artículo 3) - 2.00.
- Alta calidad constructiva (45.20) - 2.01.
Este valor también varía dependiendo del tipo de alquiler:
- Cable con alma de metal - 1.95.
- Cuerda trenzada - 1.9.
- Alambre de alta resistencia - 2.1.
Como puede verse, las desviaciones en los valores del módulo de deformación elástica del acero son insignificantes. Es por esta razón que la mayoría de los ingenieros, al realizar sus cálculos, descuidan los errores y toman el valor de 2.00.