体積弾性率は、材料が弾性限界内で変形したときの、特定の材料の体積ひずみに関連する体積応力の割合として定義されます。別の言い方をすれば、体積弾性率は、すべての表面に圧力が加えられたときの固体または流体の弾性特性を定量化して説明するために使用される数値定数です。
方程式では、体積弾性率は K または B で表されます。これはあらゆる材料に適用できますが、流体の動きを説明するために最も一般的に使用されます。圧縮を予測し、密度を計算し、物質内のさまざまな化学結合タイプを間接的に決定するために使用できます。圧縮された物質は、圧力が取り除かれると通常の体積に戻るため、体積弾性率は弾性特性の記述子と呼ばれます。
体積弾性率は、体積弾性率とも呼ばれます。これは、流体の圧縮率と、流体に作用する圧力が変化したときに流体の単位体積がどれだけ簡単に変化するかを特徴付ける材料属性です。
体積弾性率は、すべての面に圧力がかかったときの材料または流体の弾性特性を特徴付ける数値定数です。物質に圧力を加えると体積が減少しますが、応力を取り除くと元のサイズに戻ります。
非圧縮性としても知られる体積弾性率は、物質がすべての面で圧縮されたときに体積変化を維持する能力を測定します。これは、加えられた圧力を相対変形で割った商として計算されます。
体積弾性率の単位
メートル法ではパスカル (Pa) または 1 平方メートルあたりのニュートン (N/m2)、英語法では 1 平方インチあたりのポンド (PSI) が体積弾性率の単位です。
体積弾性率の例
液体で満たされたパイプは、圧力がかかると膨張する可能性があり、圧力波の伝達が遅くなります。パイプを長くしたり広げたりすると、体積弾性率が多少低下し、脈動を減衰させる強力な容量を持つ強力な体積弾性率が得られます。
体積弾性率の適用
- 油圧システムでは、体積弾性率が重要な考慮事項です。温度と閉じ込められた (閉じ込められた) ガスは、流体の体積弾性率に影響を与える最も重要な 2 つの要素です。
- 固体が 3 次元応力にさらされることはめったにないため、体積弾性率の使用は固体よりも流体で重要です。ほとんどのアプリケーションでは、固体の挙動を予測するにはせん断とヤング率で十分です。
- 設計要件を満たすために、動作温度範囲と混入空気の制限を定義できます。
- ガスの体積弾性率は、ソナー (水中) およびエコー (空中) トランスデューサーを構築する際に重要です。
- 固体の体積弾性率は、特定の媒体における音速やその他の機械的振動を決定します。また、地殻の固体物質に蓄えられるエネルギーの量にも影響します。この弾性エネルギーの蓄積は、地震で強制的に解放される可能性があるため、地球の地殻物質の体積係数を知ることは、地震研究の不可欠な要素です。体積弾性係数は、地震によって発生する地震波の速度に影響します。
- 温度が高くなると体積弾性率が低下します。したがって、流体の温度が低いほど、圧縮が難しくなります。吸収されたガス (主に空気) は、流体の体積弾性率に大きな影響を与えます。体積弾性率が低いほど、流体に混入するガスが多くなります。これに対する例外は、流体の体積弾性率が空気の体積弾性率よりも小さい場合です。この場合は逆になります。
体積弾性率の測定
加圧下での粉末回折を使用して、体積弾性率を計算することができます。流体属性は、圧力下で体積を変化させる流体の能力を示します。
体積弾性率の属性
特定の物質または物体の K 値は、物質の状態と、特定の状況では温度に基づいて変化することを示しています。液体中の溶存気体の量は、体積弾性率の値に大きな影響を与えます。 K の値が高い場合は、材料が圧縮に抵抗していることを意味しますが、値が低い場合は、体積が著しく均一な圧力を低下させることを示しています。圧縮率は体積弾性率の逆数です。したがって、体積弾性率が低い物質は圧縮性が高くなります。
体積弾性率の式
粉末回折では、中性子、X 線、または電子を粉末または結晶相サンプルに向けることによって、材料の体積弾性率を評価できます。数式を使用して計算できます。
これは、材料体積の同等の相対的減少に対する適用圧力の比率として計算されます。数学的には次のように表されます-
B =圧力ひずみ =ΔPΔV/V
上記の式では
B =体積弾性率です
V =特定の特定の単位における特定の物体の初期体積です
ΔP =特定の物体/材料の単位面積あたりに加えられる圧力の変化または力の変化を示します
ΔV =適用された圧縮による特定の材料または物体の変化
ΔPは体積応力の略で、力量Fの変化の強さと表面積の比で定義されます。液体の体積弾性率は、その変形の尺度です。体積の単位変化を引き起こすのに必要な圧力として計算しました。
結論
体積弾性率は、文字 K または B で表されます。材料が弾性限界内で変形したときの、特定の材料の体積ひずみに関連する体積応力の割合として定義されます。
