Hvad er forskydningsmodul inden for videnskab?
Forskydningsmodul, der også ofte benævnes modulus for stivhed eller torsionsmodul, er et mål for den stive eller stive karakter af forskellige typer faste materialer. Det er afledt af materialets forhold mellem dets forskydningsspændingsværdi og værdien af forskydningsstamme. Forskydningsspænding er en værdi af, hvor meget kraft der påføres et kvadratisk areal af et materiale, normalt målt i trykværdier for pascaler. Strain er den mængde, som materialet har deformeret under spænding divideret med dets oprindelige længde. Forskydningsmodulværdien er altid et positivt tal og udtrykkes som en mængde kraft pr. Enhedsareal, der generelt registreres som metriske gigapascals (GPa), fordi værdierne er mere praktiske end engelske ækvivalenter.
Da gigapascals er lig med milliarder af kraftpascaler pr. Enhedsareal, kan antallet af forskydningsmoduler undertiden se bedragerisk lille ud. Et eksempel på, hvor store forskydningsmodulværdier kan demonstreres, når de konverteres til engelske værdier på pund pr. Kvadrat tomme (lb / in 2 ). Diamond anslås at have en modulus af stivhed på 478 GPa (69.328.039 lb / in 2 ), rent aluminium en på 26 GPa (3.770.981 lb / in 2 ) og gummi varierer fra 0.0002 til 0.001 GPa (29 til 145 lb / in 2) ). For at gøre disse enheder mere praktiske med engelske tal er fremgangsmåden at udtrykke dem i kips pr. Kvadrat tomme, hvor en kip er lig med en vægt på 1.000 pund.
Jo hårdere et stof er, jo højere er dens forskydningsmodulværdi afhængig af omgivelsestemperaturen, når værdien måles. Når forskydningsmodulværdien stiger, indikerer dette, at der kræves en meget større mængde kraft eller spænding for at sil eller deformere den langs styrets retning. Selve belastningsværdier har en tendens til at være temmelig små i beregningerne, fordi belastning kun er et mål for deformation af et fast materiale, før det går i stykker eller brud. De fleste faste stoffer som metaller strækker sig kun en lille mængde, før de nedbrydes.
Undtagelsen fra denne begrænsning af små belastningsværdier er elastiske materialer som gummi, som kan strække sig meget inden nedbrydning. Disse materialer måles ofte i stedet ved hjælp af forskydningsmodul for elasticitet, som også er et forhold mellem spænding og belastning. Værdier for elasticitetsmodulet på materialer er baseret på, hvor meget et materiale kan strækkes, før det gennemgår permanent deformation.
Elasticitetsmodulet er ofte den samme måling som Youngs modul, der specifikt er et mål for lineær spænding på et fast stof defineret som langsgående belastning til langsgående spænding. En anden tæt beslægtet værdi i denne række målinger er bulkmodul, der tager Youngs modul og anvender den til alle tre dimensioner i rummet. Bulk-modul måler elasticiteten af et fast stof, når tryk for at deformere det anvendes universelt fra alle sider, og er det modsatte af, hvad der sker, når et materiale komprimeres. Det er en værdi af volumetrisk spænding divideret med volumetrisk belastning og kan visualiseres i et eksempel som hvad der ville ske med et ensartet faststof under internt tryk når det placeres i et vakuum, hvilket ville få det til at ekspandere i alle retninger.