într-un post anterior, am analizat curba stres — tulpină și relația sa cu diferite aspecte ale rezistenței materialului-rezistența la tracțiune, rezistența la curgere și rezistența la fractură, de exemplu. Și, deși ne gândim adesea la materiale și structuri în termeni de rezistență, din punct de vedere tehnic, „forța” este o măsură a forței pe care un material o poate rezista înainte de a se produce deformarea permanentă sau defectarea. Cu toate acestea, pentru funcționarea corectă a ghidajelor liniare, a actuatoarelor și a altor componente de mișcare, este de obicei mai important să știm câtă deviere va experimenta obiectul sub o sarcină dată — cu alte cuvinte, proprietatea mai importantă este rigiditatea obiectului.
rigiditatea unui material indică capacitatea sa de a reveni la forma sau forma inițială după îndepărtarea unei sarcini aplicate.
când un material este supus unei sarcini-greutatea proprie neacceptată, o sarcină externă aplicată sau ambele — se confruntă cu stres și tensiune. Stresul (XV) este o forță internă asupra materialului cauzată de sarcină, iar tensiunea (XV) este deformarea materialului care rezultă din această stres. Raportul dintre stres (forța pe unitate de suprafață) și tensiune (deformarea pe unitate de lungime) este denumit modulul de elasticitate, notat E.
raportul dintre stres și tensiune este, de asemenea, denumit modulul elastic al materialului, modulul de tracțiune sau modulul lui Young.
conform legii lui Hooke, modulul de elasticitate este panta porțiunii liniare a curbei stres-tulpină, până la limita proporțională (denumită și „limita elastică”), etichetată mai jos ca punctul A.
un material puternic poate rezista la sarcini mari fără deformare permanentă. Un material rigid poate rezista la sarcini mari fără deformare elastică. O altă proprietate materială uneori confundată cu rezistența sau rigiditatea este duritatea. Duritatea definește capacitatea unui material de a rezista deformării localizate (de suprafață), adesea datorită frecării sau abraziunii.
spre deosebire de rezistență, rigiditatea unui material sau modulul de elasticitate este o proprietate inerentă a materialului, iar factorii externi, cum ar fi temperatura sau prelucrarea materialului, au un efect foarte mic asupra valorii sale.
este important de menționat, totuși, că în aplicațiile practice, rigiditatea unei structuri depinde atât de modulul de elasticitate al materialului, cât și de geometria structurii în termeni de moment plan de inerție (denumit și al doilea moment de zonă). Momentul planar de inerție, i, exprimă modul în care zona materialului este distribuită în jurul axei de mișcare.
produsul modulului de elasticitate și momentul de inerție plan este uneori denumit rigiditatea la încovoiere a materialului (EI).
în ecuațiile de deviere, ambii factori de rigiditate — modulul de elasticitate (E) și momentul planar de inerție (I) — apar în numitor. Acest lucru are sens, deoarece deformarea este invers legată de rigiditate.
credit Imagine: wikipedia.com
cu alte cuvinte, cu cât este mai mare modulul de elasticitate al materialului și cu cât este mai mare momentul de inerție plan al obiectului, cu atât structura se va devia mai puțin sub o sarcină dată.