Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Перед тим, як використовувати будь-якої матеріал в будівельних роботах, слід ознайомитися з його фізичними характеристиками для того, щоб знати як з ним звертатися, яке механічне вплив буде для нього прийнятним, і так далі. Однією з важливих характеристик, на які дуже часто звертають увагу, є модуль пружності.
Нижче розглянемо саме поняття, а також цю величину по відношенню до одного з найпопулярніших в будівництві і ремонтних роботах матеріалу - сталі. Також будуть розглянуті ці показники у інших матеріалів, заради прикладу.
Модуль пружності - що це?
Модулем пружності будь-якого матеріалу називають сукупність фізичних величин, які характеризують здатність будь-якого твердого тіла пружно деформуватися в умовах додатки до нього сили. Виражається вона буквою Е. Так вона буде згадана в усіх таблицях, які будуть йти далі в статті.
Неможливо стверджувати, що існує тільки один спосіб виявлення значення пружності. Різні підходи до вивчення цієї величини привели до того, що існує відразу кілька різних підходів. Нижче будуть приведені три основних способи розрахунку показників цієї характеристики для різних матеріалів:
Модуль Юнга (Е) описує опір матеріалу будь-якого розтягування або стиснення при пружною деформації. Визначається варіант Юнга ставленням напруги до деформації стиснення. Зазвичай саме його називають просто модулем пружності.- Модуль зсуву (G), званий також модулем жорсткості. Цей спосіб виявляє здатність матеріалу чинити опір будь-яким змінам форми, але в умовах збереження ним своєї норми. Модуль зсуву виражається відношенням напруги зсуву до деформації зсуву, яка визначається у вигляді зміни прямого кута між наявними площинами, що піддаються впливу дотичних напружень. Модуль зсуву, до речі, є однією зі складових такого явища, як в'язкість.
- Модуль об'ємної пружності (К), які також іменується модулем об'ємного стиснення. Даний варіант означає здатність об'єкта з будь-якого матеріалу змінювати свій обсяг в разі впливу на нього всебічного нормального напруги, що є однаковим в усіх своїх напрямках. Виражається цей варіант ставленням величини об'ємного напруги до величини відносного об'ємного стиснення.
- Існують також і інші показники пружності, які вимірюються в інших величинах і виражаються іншими відносинами. Іншими ще дуже відомими і популярними варіантами показників пружності є параметри Ламі або ж коефіцієнт Пуассона.
Таблиця показників пружності матеріалів
Перед тим, як перейти безпосередньо до цієї характеристики стали, розглянемо для початку, як приклад і додаткової інформації, таблицю, яка містить дані про цю величині по відношенню до інших матеріалів. Дані вимірюються в МПа.
Модуль пружності різних матеріалів
З викладеного вище представленої вище таблиці, це значення є різним для різних матеріалів, до того ж показника різняться, якщо враховувати той чи інший варіант обчислення цього показника. Кожен має право вибирати саме той варіант вивчення показників, який більше підійде йому. Переважно, можливо, вважати модуль Юнга, так як він частіше застосовується саме для характеристики того чи іншого матеріалу в цьому відношенні.
Після того як ми коротко ознайомилися з даними цієї характеристики інших матеріалів, перейдемо безпосередньо до характеристики окремо стали.
Для початку звернемося до сухих цифр і виведемо різні показники цієї характеристики для різних видів сталей і сталевих конструкцій:
- Модуль пружності (Е) для лиття, гарячекатаної арматури з сталей марок, іменованих Ст.3 і Ст. 5 дорівнює 2, 1 * 106 кг / см 2.
- Для таких сталей як 25Г2С і 30ХГ2С це значення дорівнює 2 * 106 кг / см 2.
- Для дроту періодичного профілю і холоднотянутой круглої дроту, існує таке значення пружності, що дорівнює 1, 8 * 106 кг / см 2. Для холодно-сплющеною арматури показники аналогічні.
- Для пасом і пучків високоміцного дроту значення дорівнює 2 · 10 6 кг / см 2
- Для сталевих спіральних канатів і канатів з металевим сердечником значення дорівнює 1, 5 × 10 4 кг / см 2, в той час як для тросів з сердечником органічним це значення НЕ превишает1, 3 · 10 6 кг / см 2.
- Модуль зсуву (G) для прокатної сталі рівна 8, 4 · 10 6 кг / см 2.
- І наостанок коефіцієнт Пуассона для сталі дорівнює значенню 0, 3
Це загальні дані, наведені для видів сталі та сталевих виробів. Кожна величина була вирахувано згідно з усіма фізичним правилами і з урахуванням всіх наявних відносин, які використовуються для виведення величин цієї характеристики.
Нижче буде приведена вся загальна інформація про цю характеристиці стали. Значення будуть даватися як п про модулю Юнга, так і по модулю зсуву, як в одних одиницях виміру (МПа), так і в інших (кг / см2, ньютон * м2).
Сталь і кілька різних її марок
| матеріал | Показники модуля пружності (Е, G, М * м2, кг / см 2, МПа) |
| сталь | 20, 6 * 10 10 ньютон * метр 2 |
| сталь вуглецева | Е = (2, 0 … 2, 1) * 10 5 МПа; G = (8, 0 … 8, 1) * 10 4 МПа |
| сталь 45 | Е = 2, 0 * 10 5 МПа; G = 0, 8 * 10 5 МПа |
| сталь 3 | Е = 2, 1 * 10 5 МПа; G = 0, 8 * 10 5 МПа |
| Інша сталь легована | Е = (2, 1 … 2, 2) * 10 5 МПа; G = (8, 0 … 8, 1) * 10 4 МПа |
Значення показників пружності стали різняться, так як існують відразу кілька модулів, які обчислюються і вираховуються по-різному. Можна помітити той факт, що в принципі сильно показники не відрізняються, що свідчить на користь різних досліджень пружності різних матеріалів. Але сильно заглиблюватися в усі обчислення, формули і значення не варто, так як досить вибрати певне значення пружності, щоб вже в подальшому орієнтуватися на нього.
До речі, якщо не висловлювати все значення числовими відносинами, а взяти відразу і порахувати повністю, то ця характеристика стали дорівнюватиме: Е = 200000 МПа або Е = 2 039 000 кг / см 2.
Дана інформація допоможе розібратися з самим поняттям модуля пружності, а також ознайомитися з основними значення даної характеристики для стали, сталевих виробів, а також для кількох інших матеріалів.
Слід пам'ятати, що показники модуля пружності різні для різних сплавів сталі і для різних сталевих конструкцій, які містять в своєму складі і інші сполуки. Але навіть в таких умовах, можна помітити той факт, що розрізняються показники не набагато. Величина модуля пружності стали практично залежить від структури. а також від вмісту вуглецю. Спосіб гарячої або холодної обробки стали також не може сильно вплинути на цей показник.