Elastiset kertoimet

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Elastinen kerroin kuvaa aineen kykyä vastustaa sitä muovaavia voimia. Elastisten kertoimien yksikkö on pascal (tai vaihtoehtoisesti ). Elastinen kertoma määritellään kappaleeseen kohdistuvan jännityksen ja venymän (puristuman) suhteena:

Kimmokerroin[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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

Kimmokerroin (tunnus tai ) 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

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

missä on kappaleen pituus ja pituuden muutos jännityksen suuntaan.

Kimmokerroin E voidaan näin ollen määritellä yhtälöllä

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.[1]

Liukukerroin[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Liukukertoimen (tunnus tai ) tapauksessa jännitys on leikkausjännitys

missä on kappaleen pinnan suuntainen voima. Vastaavasti leikkausmyötymä on

Liukukerroin kuvaa materiaalin kykyä vastustaa leikkausvoimia.

Puristuskerroin[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Puristuskerroin ( tunnus tai ) määritellään kappaleen kaikkiin pintoihin kohdistuvan paineen muutoksen avulla

missä on paineen muutoksen aiheuttama kappaleen tilavuuden muutos.

Eräiden aineiden elastisia kertoimia
Aine Kimmokerroin Liukukerroin Puristuskerroin
  (GPa) (GPa) (GPa)
Nylon 2-4    
Alumiini[2] 70 26 75
Hopea[3] 80 30 100
Messinki[3] 78-123 39 100
Kupari[3] 124 45 136
Teräs[2] 210 80 160
Timantti 1050-1200    

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. H.M. Miekk-oja: Metallioppi (1965) Otava, Helsinki. Kolmas painos.
  2. a b http://www.webelements.com
  3. a b c Seppo Hyyti, Jorma Nikkola, Lauri Viljanmaa: Fysiikka 10. s. 84. Helsinki: Kirjayhtymä, 1971.