Young Modulus vs vetolujuus
Youngin moduuli ja vetolujuus ovat kiinteiden aineiden kaksi ominaisuutta. Näillä ominaisuuksilla on keskeinen rooli esimerkiksi materiaalitieteen, koneenrakennuksen, rakentamisen ja fysiikan aloilla. On erittäin tärkeää ymmärtää nämä käsitteet oikein, jotta voit menestyä näillä aloilla. Tässä artikkelissa keskustelemme Youngin moduulista ja vetolujuudesta, niiden määritelmistä, Youngin moduulin ja vetolujuuden sovelluksista, näiden kahden yhtäläisyydestä ja lopuksi Youngin moduulin ja vetolujuuden eroista.
Young's Modulus
Youngin moduuli on erittäin arvokas aineen ominaisuus, ja sitä käytetään kuvaamaan materiaalin jäykkyyttä. Youngin moduuli on esineeseen kohdistuvan paineen (jännityksen) ja esineen jännityksen suhde. Koska venymä on mittaton, Youngin moduulin yksiköt ovat yhtä suuria kuin paineyksiköt, joka on Newton neliömetriä kohti. Joillekin materiaaleille Youngin moduuli on vakio tietyllä jännitysalueella. Nämä materiaalit noudattavat Hooken lakia ja niiden sanotaan olevan lineaarisia materiaaleja. Materiaalit, joilla ei ole vakio Youngin moduulia, tunnetaan epälineaarisina materiaaleina. On ymmärrettävä selvästi, että Youngin moduuli on materiaalin ominaisuus, ei kohteen. Samasta materiaalista valmistetuilla eri esineillä on sama Youngin moduuli. Youngin moduuli on nimetty fyysikon Thomas Youngin mukaan. Youngin moduuli voidaan määritellä myös paineeksi, joka vaaditaan materiaalin yksikköjännitykseen. Vaikka Youngin moduulin yksiköt ovat Pascal, sitä ei käytetä laaj alti. Suuret yksiköt, kuten Mega Pascal tai Giga Pascal, ovat hyödyllisiä yksiköitä.
Vetolujuus
Vetolujuus on yleinen termi, jota käytetään lopullisesta vetolujuudesta (UTS). Kun materiaalia vedetään, se venyy. Voimaa, joka venyttää materiaalia, kutsutaan jännitykseksi. Lopullinen vetolujuus on suurin jännitys, jonka materiaali voi kestää ennen kaulaa. Niskautuminen on tapahtuma, jossa näytteen poikkileikkaus pienenee merkittävästi. Tämä voidaan selittää käyttämällä näytteen molekyylien välisiä sidoksia. Kun jännitystä kohdistetaan, molekyylien väliset vetovoimat vaikuttavat vastakkaiseen suuntaan, jotta näyte pysyy kunnossa. Kun jännitys vapautuu, näyte palaa kokonaan tai osittain alkutilaansa. Kun kaventaminen alkaa, molekyylit venyvät erilleen siten, että molekyylien väliset voimat eivät riitä pitämään niitä yhdessä. Tämä aiheuttaa äkillisen rasituksen stressin ja niskailun vuoksi. Myös vetolujuus on materiaalin ominaisuus. Tämä mitataan Pascalissa, mutta käytännön olosuhteissa käytetään suurempaa yksikköä, kuten Mega Pascal.
Mitä eroa on Youngin moduulilla ja vetolujuudella?
• Youngin moduuli on materiaalin jännitysvasteen mitta. Lopullinen vetolujuus on mitta siitä, kuinka paljon rasitusta materiaali kestää.
• Youngin moduuli on epälineaaristen materiaalien muuttuja, joka vaihtelee käytetyn jännityksen mukaan. Vetolujuus on kiinteä arvo materiaalille.
