Модул на еластичност
Модулът на еластичност () е материална константа, характеризираща свойството на материала да се съпротивлява срещу деформиране под действието на опън, натиск или огъване, наречено коравина. Той е известен още като модул на Юнг[1], деформационен модул или модул на деформациите. Дефинира се като отношение на изменението на нормалното напрежение към промяната в съответната му относителна надлъжна линейна деформация .
В Международната система единици модулът на еластичност се измерва в паскали. Поради големите стойности на модула при повечето често използвани материали, обикновено стойностите се изразяват в мегапаскали или гигапаскали. Други често използвани единици са kN/cm² (= 10 MPa), kN/mm² (= GPa) и N/mm² (= MPa).
При някои материали, например стомана, въглеродно влакно, стъкло, модулът на еластичност е постоянен до определена гранична стойност на деформациите, наречена граница на пропорционалност. Тези материали се определят като линейни, за тях е валиден Законът на Хук. При други (нелинейни) материали, като бетон или почва, той се променя с нарастване на деформациите. Модулът на еластичност може да бъде определен от кривата на деформиране на материала при опън (σ-ε диаграма), която се получава експериментално чрез изпитване на опън. При линейните материали представлява наклона на кривата на деформиране в линейния ѝ участък (където е валиден законът на Хук) и е равен на тангенса на ъгъла, който кривата на деформиране сключва с абсцисната ос .
Модулът на еластичност е необходим при деформационните пресмятания. Например, той се използва при определянето удължението на опъната нишка или на натоварването, при което подложена на натиск колона би загубила устойчивост.
Примерни стойности
Модулът на еластичност може да варира значително в зависимост от точния състав на материала, затова посочените по-долу стойности са ориентировъчни.
| Материал | Модул на еластичност в MPa |
|---|---|
| Каучук (малки деформации) | 10-100 |
| Полиетилен с ниска плътност (LDPE) | 200 |
| Полипропилен | 1 500 – 2 000 |
| Полиетилентерефталат (PET) | 2 000 – 2 500 |
| Полистирен | 3 000 – 3 500 |
| Найлон | 3 000 – 7 000 |
| Дъб (по посока на влакната) | 11 000 |
| Бетон (при натиск) | 20 000 – 30 000 |
| Алуминиеви сплави | 69 000 |
| Стъкло (всички видове) | 72 000 |
| Месинг и бронз | 103 000 – 124 000 |
| Титан (Ti) | 105 000 – 120 000 |
| Чугун и стомана | 190 000 – 210 000 |
| Волфрам (W) | 400 000 – 410 000 |
| Силициев карбид (SiC) | 450 000 |
| Волфрамов карбид (WC) | 450 000 – 650 000 |
| Въглеродна нанотръба | 1 000 000 |
| Диамант (C) | 1 050 000 – 1 200 000 |