Тхе Модул маказе је дефинисан као однос напона смицања према напрезању смицања. Такође је познат и као модул крутости и може се означити са Г или рјеђе од С или μ. Јединица СИ од СМИЦАЊЕ модул је Пасцал (Па), али вредности су обично изражене у гигапаскалима (ГПа). У енглеским јединицама модул смицања је дат у фунтама по квадратном инчу (ПСИ) или кило (хиљадама) фунти по квадрату у (кси).
- Велика вредност модула смицања указује на а чврст је високо крута. Другим речима, за стварање деформација потребна је велика сила.
- Мала вредност модула смицања указује да је чврсто стање меко или флексибилно. За деформисање је потребно мало силе.
- Једна дефиниција течности је супстанца са нула модулом смицања. Свака сила деформише њену површину.
Једнаџба модула смицања
Модул смицања одређује се мјерењем деформације круте твари од примјене силе паралелне на једна површина чврстог материјала, док супротстављена сила делује на њену супротну површину и држи чврсто чврсто место. Замислите смицање као гурање на једну страну блока, а трење као супротну силу. Други пример је покушај сечења жице или косе тупим маказама.
Једнаџба за модул смицања је:
Г = τки / γки = Ф / А / Δк / л = Фл / АΔк
Где:
- Г је модул смицања или модул чврстоће
- τки је стрес смицања
- γки је притисак смицања
- А је област над којом сила делује
- Δк је попречни помак
- л је почетна дужина
Напон смицања је к / л = тан θ или понекад = θ, где је θ угао који настаје деформацијом произведеном примењеном силом.
Пример израчуна
На пример, пронађите модул смицања узорка под напретком 4к104Н/ м2 има напрезање 5к10-2.
Г = τ / γ = (4к10)4 Н / м2) / (5к10-2) = 8к105 Н / м2 или 8к105 Па = 800 КПа
Изотропни и анизотропни материјали
Неки материјали су изотропни у односу на смицање, што значи да је деформација као одговор на силу иста без обзира на оријентацију. Остали материјали су анизотропни и различито реагују на стрес или напрезање у зависности од оријентације. Анизотропни материјали су много подложнији смицању дуж једне осе од друге. На пример, размотрите понашање блока дрвета и како он може реаговати на силу примењену паралелно са дрвеним зрном у поређењу са његовим одговором на силу примењену окомито на зрно. Размотрите начин на који дијамант реагује на примењену силу. Колико се лако кристално спира зависи од оријентације силе у односу на кристалну решетку.
Утицај температуре и притиска
Као што можете очекивати, реакција материјала на примењену силу мења се са температуром и притиском. Код метала се модул смицања обично смањује са порастом температуре. Крутост се смањује са повећањем притиска. Три модела која се користе за предвиђање утицаја температуре и притиска на модул смицања су Механички праг напрезања (МТС) пластични модел напона протока, Надал и ЛеПоац (НП) модел модула смицања и модул смицања Стеинберг-Цоцхран-Гуинан (СЦГ) модел. За метале постоји подручје температуре и притиска током којих је промена модула смицања линеарна. Изван овог распона, понашање моделирања је замршеније.
Табела вредности модула смицања
Ово је табела вредности узорака модула смицања на собна температура. Мекани, флексибилни материјали имају ниске вредности модула смицања. Средње вредности имају алкална земља и основни метали. Прелазни метали и легуре имају високе вредности. Дијамант, тврда и крута супстанца, има изузетно висок модул смицања.
| Материјал | Резни модул (ГПа) |
| Гума | 0.0006 |
| Полиетилен | 0.117 |
| Шперплоча | 0.62 |
| Најлон | 4.1 |
| Олово (Пб) | 13.1 |
| Магнезијум (Мг) | 16.5 |
| Кадмијум (ЦД) | 19 |
| Кевлар | 19 |
| Бетон | 21 |
| Алуминијум (Ал) | 25.5 |
| Стакло | 26.2 |
| Месинг | 40 |
| Титан (Ти) | 41.1 |
| Бакар (Цу) | 44.7 |
| Гвожђе (Фе) | 52.5 |
| Челик | 79.3 |
| Дијамант (Ц) | 478.0 |
Имајте на уму да су вредности за Иоунгов модул следите сличан тренд. Иоунгов модул је мјера чврстоће чврстоће или линеарног отпора деформацији. Модул смицања, Иоунгов модул и Булк модул су модули од еластичност, а све засновано на Хоокеовом закону и међусобно се повезало путем једначина.
Извори
- Црандалл, Дахл, Ларднер (1959). Увод у механику чврстих тела. Бостон: МцГрав-Хилл. ИСБН 0-07-013441-3.
- Гуинан, М; Стеинберг, Д (1974). „Деривати притиска и температуре изотропног поликристалног модула смицања за 65 елемената“. Часопис за физику и хемију чврстих тела. 35 (11): 1501. дои:10.1016 / С0022-3697 (74) 80278-7
- Ландау Л.Д., Питаевскии, Л.П., Косевицх, А.М., Лифсхитз Е.М. (1970). Теорија еластичности, вол. 7. (Теоријска физика). 3рд Ед. Пергамон: Окфорд. ИСБН: 978-0750626330
- Варсхни, И. (1981). „Температурна зависност еластичних константи“. Физички преглед Б. 2 (10): 3952.