最も重要な工学的テストの 1 つは、物体または材料の曲げまたは破壊であり、ヤングの弾性係数があることを示す特性です。ヤング率は、イギリスの物理学者トーマス・ヤング卿にちなんで名付けられました。モジュラスは、特定の方向に引っ張られたり圧縮されたりする固体材料の弾性の特性を表します。それは、物質の不変の基本的性質です。これは、素材がどれだけ伸びたり変形したりしやすいかを示す指標です。この記事では、ヤングの弾性率を計算する方法と、提供された結果から何を推測するかについて詳しく説明します。
ヤング弾性率
ヤング率は、伸びたり壊れたりする点を決定できる特定の材料の特性として定義できます。ヤング弾性率は、引張応力と引張ひずみの比として定義されます。
引張応力は、物体を引き裂く可能性のある外力に対する物体の抵抗として定義できます。引張応力の記号はσです。
引張ひずみは、引張応力の適用による単位長さあたりのオブジェクトの変形または伸びとして定義できます。記号は引張ひずみ＝εを表します。したがって、ヤング率は次の式で表されます:
E =σ/e,
ここで、E はヤング率を表します
σ は引張応力を表し、
ϵ は引張ひずみを表します
ヤング率の定義
ヤング率は、物体に加えられた応力の量と、加えられた応力を維持するための抵抗または弾性のレベルとの比として定義できます。ヤング率は、一般に応力係数とも呼ばれます。
例えば、金属棒の場合、金属棒に熱を大きく加えると、やがて伸びたり伸びたりしますが、熱を取り除くと元の形に戻ります。 .
実際には、ヤング率は材料が荷重下でどのように変形するかを表します。ヤングの弾性率をさらに説明するために、引張試験の例を取り上げることができます。実際の試験の実施では、材料の応力-ひずみがグラフ上で曲線の形で観察されることに注意してください。
ヤング率の公式
ヤング率は弾性率とも呼ばれます。ヤング弾性率は、弾性体の剛性を測定します。ヤング率の値が高いほど、ボディは硬くなります。
言い換えると、ヤング率が高いほど、物体や物体の弾力性が低下します。ヤング率の単位は N/m2 です。これは本質的に応力の単位と同じです。
したがって、ヤング弾性率は応力とひずみの比として計算され、次の式で表されます:
E =σ/e ,
ここで、E はヤング率を表します
σ は引張応力を表します
そして、ϵ は引張ひずみを示します
ここで、応力には単位 N/m2 があり、ひずみには単位がないため、ヤング率は応力と同じ単位のままです。
ヤング率係数
物体または材料の弾性の場合、ヤング率に影響を与える要因は次のとおりです:
<オール>応力:弾性のある素材に一定の荷重または圧力が加えられると、素材の弾力性が低下するか、最終的に低下します。
温度の変化:材料の温度が上昇または下降すると、材料の弾性に徐々に影響します。たとえば、材料の温度が上昇すると、徐々に塑性化し始めます。つまり、ゆっくりと変形します。ただし、温度が下がると弾力性が増します。
不純物:材料に加えられた不純物の数に応じて、材料の弾性レベルが増減します。たとえば、少量の合金が鉄に追加されると、鉄の弾性が徐々に増加します。
叩く、転がす、アニーリング:オブジェクトまたは材料を絶えず叩くと、粒子の原子結合が壊れ、最終的に弾力性が増します。同様の効果は、材料の圧延と焼きなましの場合にも示されています。
結晶性:材料が結晶性のみの場合、弾性特性とは見なされません。したがって、材料の結晶性が低いほど、弾力性が高くなります。
剛性係数
せん断弾性率は、対応するせん断ひずみに対するせん断応力の比率を指します。せん断弾性率は剛性率とも呼ばれます。
剛性係数の式
G は、剛性係数またはせん断係数を表します。
せん断弾性率の式:G =せん断応力 / せん断ひずみ
G=F/A / Δx/L
せん断応力:
σs=F / A
せん断ひずみ:
Θ =x / L
したがって、剛性係数は次のようにも表現できます:
G=σs/ Δ
または
σS =G × Θ
せん断弾性率の SI 単位は N/m2 またはパスカル (Pa) です。
結論
ヤング率は、一定の応力が物体に加えられたときの物体または材料の弾性率を定義します。弾性率は、応力に対するひずみの比率として表されます。
ヤング率は、引張り応力を使用してテストできます。この場合、物体に一方向から荷重を加えて弾性レベルを測定します。ヤング率は、弾性体の剛性を測定します。ヤング率の値が高いほど、ボディは硬くなります。
