Elastiset kertoimet

Elastinen kerroin kuvaa aineen kykyä vastustaa sitä muovaavia voimia. Elastisten kertoimien yksikkö on pascal (tai vaihtoehtoisesti $\textrm{N}/\textrm{m}^{2}$). Elastiset kertoimet määritellään kappaleeseen kohdistuvan jännityksen ja venymän (puristuman) suhteena:

$\lambda \equiv \frac{\sigma}{\epsilon},$

missä $\lambda$ on elastinen kerroin,

$\sigma$ on jännitys,

ja $\epsilon$ on suhteellinen venymä.

Kimmokerroin

Jännitysvenymäkäyrän alun (kohta 1) lineaarisen osan kulmakerroin antaa kimmokertoimen.

Kimmokerroin (tunnus $E$ tai $Y$) on yleisimmin käytetty elastisista kertoimista. Kimmokerrointa kutsutaan joskus myös nimillä kimmomoduuli, elastisuusmoduuli ja Youngin moduuli. Se on kappaleeseen kohdistuvan jännityksen suhde sen aikaansaamaan suhteelliseen venymään, ja se kuvaa kappaleen venymistä venyttävän voiman vaikutuksesta. Kimmokertoimen tapauksessa jännityksenä käytetään yleensä näennäistä jännitystä

$\sigma = \frac{F}{A},$

missä $F$ on kappaletta venyttävä voima ja $A$ on kappaleen poikkileikkauksen pinta-ala ennen venyttämistä. Tällöin ei oteta huomioon kappaleen poikkipinta-alan muutosta venymän aikana. Kappaleen suhteellinen venymä

$\epsilon = \frac{\Delta l}{l} ,$

missä $l$ on kappaleen pituus ja $\Delta l$ pituuden muutos jännityksen suuntaan.

Kimmokerroin E voidaan näin ollen määritellä yhtälöllä

$E = \frac{F}{A} \frac {l}{\Delta l} = \frac{\sigma}{\epsilon}$

SI-järjestelmäsä kimmokertoimen yksikkö on newton neliömetriä kohti (N/m²) eli pascal (Pa).

Hooken lain mukaisesti monien aineiden venymä on suoraan verrannollinen venyttävään jännitykseen eli niiden kimmokerroin on vakio, niin kauan kuin jännitys ei ylitä tiettyä rajaa, jonka jälkeen kappale alkaa muovautua plastisesti. Kun vetosauvaa kuormittava jännitys on kimmorajaa pienempi, sauva venyy kimmoisasti eli palautuu alkuperäiseen muotoonsa jännityksen loputtua. Jos jännitys on niin suuri, että saavutetaan plastinen alue, kappaleeseen aiheutuu jännityksestä pysyvä muodonmuutos.

Liukukerroin

Liukukertoimen (tunnus $G$ tai $S$) tapauksessa jännitys on leikkausjännitys

$\sigma = \frac{F_{t}}{A},$

missä $F_{t}$ on kappaleen pinnan suuntainen voima. Vastaavasti leikkausmyötymä on

$\epsilon_{t} = \frac{\Delta x}{h}.$

Liukukerroin kuvaa materiaalin kykyä vastustaa leikkausvoimia.

Puristuskerroin

Puristuskerroin ( tunnus $B$ tai $K$) määritellään kappaleen kaikkiin pintoihin kohdistuvan paineen muutoksen $\Delta P$ avulla

$B \equiv -\frac{\Delta P}{\Delta V / V},$

missä $\Delta V / V$ on paineen muutoksen aiheuttama kappaleen tilavuuden muutos.

Eräiden aineiden elastisia kertoimia

Aine	Kimmokerroin	Liukukerroin	Puristuskerroin
	(GPa)	(GPa)	(GPa)
Nylon	2-4
Alumiini	70	26	76
Hopea	80
Messinki	100
Kupari	120
Teräs	211	82	170
Timantti	1050-1200