Elastiklik modulu materiala müəyyən istiqamətdə xarici qüvvənin tətbiqi zamanı onun elastik davranışını xarakterizə edən fiziki kəmiyyətdir. Materialın elastik davranışı onun elastik bölgədə deformasiyası deməkdir.
Materialların elastikliyinin öyrənilməsi tarixi
Elastik cisimlərin fiziki nəzəriyyəsi və onların xarici qüvvələrin təsiri altında davranışı 19-cu əsrin ingilis alimi Tomas Yanq tərəfindən ətraflı nəzərdən keçirilmiş və tədqiq edilmişdir. Lakin elastiklik anlayışının özü hələ 1727-ci ildə isveçrəli riyaziyyatçı, fizik və filosof Leonhard Eyler tərəfindən işlənib hazırlanmış və elastiklik modulu ilə bağlı ilk təcrübələr 1782-ci ildə, yəni Tomas Yunqun işindən 25 il əvvəl aparılmışdır., Venesiya riyaziyyatçısı və filosofu Jacopo Ricatti tərəfindən.
Tomas Yanqın ləyaqəti ondan ibarətdir ki, o, elastiklik nəzəriyyəsinə incə müasir görünüş bəxş etmiş, sonralar sadə, sonra isə ümumiləşdirilmiş Huk qanunu şəklində rəsmiləşdirilmişdir.
Elastikliyin fiziki təbiəti
İstənilən cisim atomlardan ibarətdir, onların arasında cazibə və itələmə qüvvələri fəaliyyət göstərir. Bu qüvvələrin balansı belədirverilmiş şəraitdə maddənin vəziyyəti və parametrləri. Bərk cismin atomları, onlara əhəmiyyətsiz xarici gərginlik və ya sıxılma qüvvələri tətbiq edildikdə, yerdəyişməyə başlayır, əks istiqamətdə və bərabər böyüklükdə qüvvə yaradır ki, bu da atomları ilkin vəziyyətinə qaytarmağa meyllidir.
Atomların belə yerdəyişməsi prosesində bütün sistemin enerjisi artır. Təcrübələr göstərir ki, kiçik deformasiyalarda enerji bu deformasiyaların kvadratına mütənasibdir. Bu o deməkdir ki, qüvvə enerjiyə görə törəmə olmaqla gərginliyin birinci gücünə mütənasib olur, yəni ondan xətti asılıdır. Elastiklik modulu nədir sualına cavab verərək deyə bilərik ki, bu, atoma təsir edən qüvvə ilə bu qüvvənin yaratdığı deformasiya arasındakı mütənasiblik əmsalıdır. Young modulunun ölçüsü təzyiq ölçüsü ilə eynidir (Paskal).
Elastik limit
Tərifə görə elastiklik modulu bərk cismin deformasiyasının 100% olması üçün ona nə qədər gərginlik tətbiq olunmalı olduğunu göstərir. Bununla belə, bütün bərk maddələrin 1% deformasiyaya bərabər elastik həddi var. Bu o deməkdir ki, əgər müvafiq qüvvə tətbiq edilərsə və bədən 1%-dən az miqdar deformasiyaya uğrayarsa, bu qüvvə dayandırıldıqdan sonra bədən öz ilkin forma və ölçülərini dəqiqliklə bərpa edir. Deformasiya dəyərinin 1% -dən çox olduğu həddindən artıq güc tətbiq edilərsə, xarici qüvvənin dayandırılmasından sonra bədən artıq orijinal ölçülərini bərpa etməyəcəkdir. Sonuncu halda, biri qalıq deformasiyanın mövcudluğundan danışır, yənimaterialın elastiklik həddini keçdiyini sübut edir.
Gəncin modulu işləyir
Elastiklik modulunu təyin etmək, eləcə də ondan necə istifadə etməyi başa düşmək üçün yay ilə sadə misal göstərmək olar. Bunu etmək üçün bir metal yay götürməlisiniz və rulonlarının meydana gətirdiyi dairənin sahəsini ölçməlisiniz. Bu, sadə S=πr² düsturundan istifadə etməklə həyata keçirilir, burada n 3.14-ə bərabərdir və r yayın sarğısının radiusudur.
Sonra, yayın uzunluğunu l0 yüksüz ölçün. Əgər siz m1 kütləli hər hansı yükü yaya asarsanız, o zaman o, öz uzunluğunu müəyyən l1 dəyərinə qədər artıracaqdır. E elastiklik modulu Huk qanununun biliyinə əsasən aşağıdakı düsturla hesablana bilər: E=m1gl0/(S(l) 1-l0)), burada g sərbəst düşmə sürətidir. Bu halda qeyd edirik ki, elastik bölgədə yayın deformasiyasının miqdarı 1%-i çox keçə bilər.
Gəncin modulunu bilmək, müəyyən bir gərginliyin təsiri altında deformasiyanın miqdarını proqnozlaşdırmağa imkan verir. Bu halda yayına başqa bir kütlə m2 assaq, nisbi deformasiyanın aşağıdakı qiymətini alırıq: d=m2g/ (SE), burada d - elastik bölgədə nisbi deformasiya.
İzotropiya və anizotropiya
Elastiklik modulu onun atomları və molekulları arasındakı bağın gücünü təsvir edən materialın xarakteristikasıdır, lakin konkret materialda bir neçə fərqli Young modulu ola bilər.
Fakt budur ki, hər bir bərk maddənin xassələri onun daxili quruluşundan asılıdır. Bütün fəza istiqamətlərində xassələri eynidirsə, deməli, izotrop materialdan söhbət gedir. Belə maddələr homojen bir quruluşa malikdir, buna görə də onlara müxtəlif istiqamətlərdə xarici qüvvənin təsiri materialdan eyni reaksiyaya səbəb olur. Bütün amorf materiallar rezin və ya şüşə kimi izotropdur.
Anizotropiya bərk və ya mayenin fiziki xassələrinin istiqamətdən asılılığı ilə xarakterizə olunan hadisədir. Bütün metallar və onlara əsaslanan ərintilər bu və ya digər kristal qəfəsə malikdir, yəni ion nüvələrinin xaotik düzülüşündən daha çox nizamlı bir quruluşa malikdir. Belə materiallar üçün elastiklik modulu xarici gərginliyin təsir oxundan asılı olaraq dəyişir. Məsələn, alüminium, mis, gümüş, odadavamlı metallar və başqaları kimi kub simmetriyaya malik metallar üç fərqli Young moduluna malikdir.
Kəsmə modulu
Hətta izotrop materialın elastik xassələrinin təsviri bir Young modulu haqqında bilik tələb etmir. Çünki, gərginlik və sıxılma ilə yanaşı, material kəsmə gərginliklərindən və ya burulma gərginliyindən təsirlənə bilər. Bu vəziyyətdə xarici qüvvəyə fərqli reaksiya verəcəkdir. Elastik kəsilmə deformasiyasını təsvir etmək üçün Young modulunun, kəsmə modulunun və ya ikinci növ elastiklik modulunun analoqu təqdim olunur.
Bütün materiallar kəsmə gərginliyinə gərginlik və ya sıxılmadan daha az müqavimət göstərir, ona görə də onlar üçün kəsmə modulunun dəyəri Young modulunun dəyərindən 2-3 dəfə azdır. Beləliklə, Young modulu 107 GPa-a bərabər olan titan üçün kəsmə moduluyalnız 40 GPa, polad üçün bu rəqəmlər müvafiq olaraq 210 GPa və 80 GPa-dır.
Ağacın elastiklik modulu
Ağac anizotrop materialdır, çünki ağac lifləri müəyyən bir istiqamətə yönəldilmişdir. Ağacın elastiklik modulu məhz liflər boyunca ölçülür, çünki liflər arasında 1-2 dərəcə kiçikdir. Taxta üçün Young modulu haqqında bilik vacibdir və taxta panel konstruksiyaları layihələndirilərkən nəzərə alınır.
Bəzi ağac növləri üçün ağacın elastiklik modulunun dəyərləri aşağıdakı cədvəldə göstərilmişdir.
| Ağac görünüşü | Gəncin GPa-da modulu |
| Dəfnə ağacı | 14 |
| Evkalipt | 18 |
| Sidr | 8 |
| Ladin | 11 |
| Şam | 10 |
| Palıd | 12 |
Qeyd etmək lazımdır ki, verilən dəyərlər müəyyən bir ağac üçün 1 GPa-a qədər fərqlənə bilər, çünki onun Gənc modulu ağacın sıxlığı və böyüyən şəraitdən təsirlənir.
Müxtəlif ağac növləri üçün kəsmə modulları 1-2 GPa aralığındadır, məsələn, şam üçün 1,21 GPa, palıd üçün isə 1,38 GPa, yəni ağac kəsmə gərginliyinə praktiki olaraq müqavimət göstərmir. Bu fakt yalnız gərginlik və ya sıxılma şəraitində işləmək üçün nəzərdə tutulmuş taxta yükdaşıyan konstruksiyaların istehsalında nəzərə alınmalıdır.
Metalların elastik xüsusiyyətləri
Ağacın Young modulu ilə müqayisə edildikdə, metallar və ərintilər üçün bu dəyərin orta dəyərləri aşağıdakı cədvəldə göstərildiyi kimi daha böyükdür.
| Metal | Gəncin GPa-da modulu |
| Bürünc | 120 |
| Mis | 110 |
| Polad | 210 |
| Titan | 107 |
| Nikel | 204 |
Kubik sinqoniyaya malik olan metalların elastik xassələri üç elastik sabitlə təsvir olunur. Belə metallara mis, nikel, alüminium, dəmir daxildir. Əgər metal altıbucaqlı sinqoniyaya malikdirsə, onun elastik xüsusiyyətlərini təsvir etmək üçün artıq altı sabitə ehtiyac var.
Metal sistemlər üçün Young modulu 0,2% gərginlik daxilində ölçülür, çünki elastik olmayan bölgədə artıq böyük dəyərlər baş verə bilər.
