I videnskab, hvad er forskydningsmodul?

Shear -modul, som også ofte omtales som modulet for stivhed eller torsionsmodul, er et mål for den stive eller stiv karakter af forskellige typer faste materialer. Det er afledt af materialets forhold mellem dets forskydningsspændingsværdi og forskydningsstammen. Forskydningsspænding er en værdi af, hvor meget kraft der påføres et firkantet område af et materiale, normalt målt i trykværdier af Pascals. Strain er det beløb, som materialet har deformeret under stress divideret med dets oprindelige længde. Forskydningsmodulværdien er altid et positivt antal og udtrykkes som en mængde kraft pr. Enhedsareal, som generelt registreres som metriske gigapascals (GPA), fordi værdierne er mere praktiske end engelske ækvivalenter.

Da gigapascals lig med milliarder af pascaler af kraft pr. Enhedsareal, kan forskydningsmodulnumre undertiden se vildledende små ud. Et eksempel på, hvor store forskydningsmodulværdier kan demonstreres, når de konverteres til engelske værdier på pund pr. Kvadrat tomme (lb/i ² ). Diamond anslås at have en modul for stivhed på 478 GPa (69.328.039 lb/in ² ), rent aluminium en af ​​26 GPa (3.770.981 lb/in ² ) og gummi varierer fra 0,0002 til 0,001 GPA (29 til 1455 lb/in ² ). For at gøre disse enheder mere praktiske med engelske tal er praksis 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, afhængigt af omgivelsestemperaturen, når værdien måles. Når forskydningsmodulværdien stiger, indikerer dette, at der kræves en meget større mængde kraft eller stress for at sil eller deformere den langs planet for styrken. Stammeværdier har imidlertid en tendens til at være temmelig små i beregningerne, fordi stammen kun er et mål for deformation af et fast materiale, før det går i stykker eller brud. Mest solideS som metaller strækker kun en lille mængde, før de går i stykker.

Undtagelsen fra denne begrænsning af små belastningsværdier er elastiske materialer som gummi, som kan strække sig meget inden nedværdigende. Disse materialer måles ofte i stedet ved hjælp af den forskydningsmodul for elasticitet, som også er et forhold mellem stress versus stamme. Værdier for elasticitetsmodulet på materialer er baseret på hvor meget et materiale der kan strækkes, før det gennemgår permanent deformation.

Elasticitetsmodulet er ofte den samme måling som Youngs modul, som specifikt er et mål for lineær stress på en fast defineret som langsgående stamme til langsgående stress. En anden tæt beslægtet værdi i denne serie af målinger er Bulk Modulus, der tager Youngs modul og anvender den på alle tre dimensioner i rummet. Bulk -modul måler et fast stofMateriale komprimeres. Det er en værdi af volumetrisk stress divideret med volumetrisk stamme og kan visualiseres i et eksempel som hvad der ville ske med et ensartet fast stof under internt tryk, når det placeres i et vakuum, hvilket ville få det til at udvide i alle retninger.