Was ist in der Wissenschaft der Schermodul?

Der Schubmodul, der häufig auch als Steifigkeitsmodul oder Torsionsmodul bezeichnet wird, ist ein Maß für die Steifigkeit oder Steifigkeit verschiedener Arten von festen Materialien. Sie ergibt sich aus dem Verhältnis des Scherbeanspruchungswerts des Materials zu dem der Scherbeanspruchung. Die Scherspannung ist ein Wert dafür, wie viel Kraft auf eine quadratische Fläche eines Materials ausgeübt wird, üblicherweise gemessen in Druckwerten von Pascal. Die Dehnung ist der Betrag, um den sich das Material unter Spannung verformt hat, geteilt durch seine ursprüngliche Länge. Der Schubmodulwert ist immer eine positive Zahl und wird als Kraftbetrag pro Flächeneinheit ausgedrückt, der im Allgemeinen als metrische Gigapascal (GPa) aufgezeichnet wird, da die Werte praktischer sind als englische Äquivalente.

Da Gigapascal Milliarden von Pascal Kraft pro Flächeneinheit entsprechen, können die Schubmodulzahlen manchmal täuschend klein aussehen. Ein Beispiel dafür, wie groß die Schubmodulwerte sein können, wird gezeigt, wenn sie in englische Werte von Pfund pro Quadratzoll (lb / in ² ) umgerechnet werden. Es wird geschätzt, dass Diamant ein Steifigkeitsmodul von 478 GPa (69.328.039 lb / in ² ), reines Aluminium von 26 GPa (3.770.981 lb / in ² ) und Kautschuk von 0,0002 bis 0,001 GPa (29 bis 145 lb / in ^{2) aufweist} ). Um diese Einheiten mit englischen Zahlen praktischer zu machen, werden sie in Kips pro Quadratzoll ausgedrückt, wobei ein Kip einem Gewicht von 1.000 Pfund entspricht.

Je härter ein Stoff ist, desto höher ist sein Schubmodul, abhängig von der Umgebungstemperatur, bei der der Wert gemessen wird. Wenn der Schubmodulwert ansteigt, zeigt dies an, dass ein viel größerer Kraft- oder Spannungsbetrag erforderlich ist, um ihn entlang der Ebene der Kraftrichtung zu dehnen oder zu verformen. Die Dehnungswerte selbst sind in den Berechnungen jedoch eher gering, da die Dehnung nur ein Maß für die Verformung eines festen Materials ist, bevor es bricht oder bricht. Die meisten Feststoffe wie Metalle dehnen sich nur geringfügig, bevor sie sich zersetzen.

Eine Ausnahme von dieser Einschränkung bei kleinen Dehnungswerten bilden elastische Materialien wie Gummi, die sich vor dem Abbau stark dehnen können. Diese Materialien werden häufig stattdessen unter Verwendung des Schubelastizitätsmoduls gemessen, bei dem es sich auch um ein Verhältnis von Spannung zu Dehnung handelt. Die Werte für das Elastizitätsmodul von Materialien basieren darauf, um wie viel ein Material gedehnt werden kann, bevor es eine dauerhafte Verformung erfährt.

Das Elastizitätsmodul ist häufig dasselbe Maß wie das Elastizitätsmodul von Young, das speziell ein Maß für die lineare Beanspruchung eines als Längsdehnung zu Längsdehnung definierten Festkörpers ist. Ein weiterer eng verwandter Wert in dieser Messreihe ist das Volumenmodul, das das Elastizitätsmodul aufnimmt und auf alle drei Dimensionen im Raum anwendet. Der Modul misst die Elastizität eines Festkörpers, wenn Druck auf ihn ausgeübt wird, um ihn zu verformen. Er wird allgemein von allen Seiten angewendet und ist das Gegenteil von dem, was passiert, wenn ein Material komprimiert wird. Dies ist ein Wert der Volumenspannung geteilt durch die Volumenspannung und kann in einem Beispiel als das visualisiert werden, was mit einem gleichmäßigen Feststoff unter Innendruck geschehen würde, wenn er in ein Vakuum gebracht würde, wodurch er sich in alle Richtungen ausdehnen würde.