Diferența dintre modulul de elasticitate și modulul de rigiditate

Diferența principală - Modulul de elasticitate vs. modulul de rigiditate

Modulul de elasticitate și modul de rigiditate sunt două numere care sunt folosite de inginerii materialelor pentru a descrie modul în care materialul devine deformat. principala diferență între modulul de elasticitate și modulul de rigiditate este faptul că modulul de elasticitate descrie modul în care un material devine deformat atunci când o forță este aplicată în unghi drept față de o suprafață a unui obiect, provocând alungirea sau scurtarea materialului în timp ce modulul de rigiditate descrie modul în care materialul devine deformat atunci când o forță este aplicată paralel cu o suprafață a unui obiect, determinând o suprafață să devină deplasată față de o altă suprafață a aceluiași obiect.

Care este modulul de elasticitate

Modulul de elasticitate (Modulul tânăr) este un număr care descrie raportul de tensiune la tulpina unui obiect care este deformat de o forță perpendiculară pe o suprafață a unui obiect. stres a unui material este forța de deformare pe unitatea de suprafață. De exemplu, figura de mai jos prezintă un obiect care devine alungit ca urmare a unei forțe de tracțiune pe el. În acest caz, stresul () este dat de:

Deoarece forța de deformare acționează în unghiuri drepte față de fața obiectului, stresul este adesea numit stres normal.

Tensiunea de întindere a unei forțe care acționează în unghi drept față de o suprafață.

 încordare este schimbarea fracționată a lungimii obiectului. Să presupunem că obiectul avea o lungime  înainte ca forța de deformare să acționeze asupra ei și dacă obiectul se prelungește cu o lungime  sub forța de deformare, atunci tulpina () este dat de:

Modulul de elasticitate () este dat de:

Care este modulul de rigiditate

Modulul de rigiditate (modul de forfecare) este un număr care dă forța de forfecare acționând pe un material pe unitate de suprafață. Aici acționează forța de deformare paralel la o față a obiectului, determinând o față să devină deplasată în raport cu o altă față. Aceasta este descrisă mai jos:

Forța de forfecare de la o forță paralelă cu suprafața.

Asa de, forța de forfecare () este dată ca:

Această ecuație are aceeași formă ca și ecuația pentru stresul normal, diferența fiind în modul în care acționează forța.

 forță de forfecare () este definit ca raportul dintre deplasarea relativă între suprafețe și separarea dintre suprafețe. Aici,

Încă o dată modul de forfecare () este raportul dintre tensiunea la forfecare și forța de forfecare:

Relația dintre modulul de elasticitate și modulul de rigiditate

Modul de elasticitate () și modulul de rigiditate () sunt legate de următoarea ecuație:

Aici, reprezintă un număr numit coeficientul lui Poisson date materialului respectiv. Când materialul se întinde într-o direcție, se scurtează într-o direcție perpendiculară. În direcția în care materialul devine alungit, axială () este definită ca o creștere fracționată a lungimii. În direcția în care materialul se scurtează, transversală () dă fracționarea reducere în lungime. Diagrama de mai jos ilustrează aceste schimbări de formă:

Definirea raportului Poisson

În această diagramă, tulpina axială este:

Tulpina transversală este:

Rețineți că de la obiect scurtează în direcția perpendiculară pe forță, . Coeficientul lui Poisson () este definit ca:

Semnul minus a fost introdus pentru a se asigura că  are o valoare pozitivă.

Diferența dintre modulul de elasticitate și modulul de rigiditate

Direcția Forței

Modul de elasticitate este folosit pentru a calcula deformarea unui obiect atunci când o forță de deformare acționează în unghi drept față de o suprafață a obiectului.

Modul de rigiditate este folosit pentru a calcula deformările atunci când o forță de deformare acționează paralel cu suprafața unui obiect.

Modificați forma

Unde modul de elasticitate se calculează, obiectul sub forța de deformare se prelungește sau se scurtează.

Unde modul de rigiditate este calculată, una dintre suprafețele obiectului devine deplasată în raport cu o altă suprafață.

Mărime relativă

Pentru majoritatea materialelor, modul de elasticitate este mai mare decât modul de rigiditate. Excepțiile acestei reguli sunt așa-numitele materiale "auxetice" care au rapoartele negative ale lui Poisson, dar aceste materiale sunt mai puțin frecvente.