科学では、せん断弾性率とは何ですか？

剛性率またはねじれ率とも呼ばれることの多いせん断弾性率は、さまざまな種類の固体材料の剛性または剛性の特性の尺度です。 それは、せん断応力値に対するせん断応力値の材料の比率から導き出されます。 せん断応力は、通常、パスカルの圧力値で測定される、材料の正方形領域に適用される力の値です。 ひずみは、応力下で材料が変形した量を元の長さで割ったものです。 せん断弾性率の値は常に正の数であり、単位面積あたりの力の量として表されます。値は英語の同等物よりも実用的であるため、一般にメトリックギガパスカル（GPa）として記録されます。

ギガパスカルは単位面積あたり数十億パスカルの力に等しいため、せん断弾性率の数値は一見小さく見える場合があります。 せん断弾性率の値をどのように大きくできるかの例を、ポンド/平方インチ（lb / in ² ）の英語の値に変換した場合に示します。 ダイヤモンドの剛性率は478 GPa（69,328,039 lb / in ² ）、純アルミニウムは26 GPa（3,770,981 lb / in ² ）、ゴムの範囲は0.0002〜0.001 GPa（29〜145 lb / in ² ）と推定されます。 ）。 これらの単位を英語の数字でより実用的にするために、練習はそれらを平方インチあたりのキップで表現することです。ここで、キップは1,000ポンドの重量に相当します。

物質が硬ければ硬いほど、その値が測定されるときの周囲温度に応じて、せん断弾性率の値が高くなります。 せん断弾性率の値が大きくなると、これは、力の方向の平面に沿ってひずみまたは変形を起こすために、はるかに大きな力または応力が必要であることを示します。 ただし、計算では、ひずみ値自体はかなり小さい傾向があります。これは、ひずみは固体材料が破損または破壊する前の変形の尺度にすぎないためです。 金属のようなほとんどの固体は、壊れる前にほんの少しだけ伸びます。

小さいひずみ値に関するこの制限の例外は、ゴムのような弾性材料であり、劣化する前に大きく伸びることがあります。 これらの材料は、代わりにせん断弾性率を使用して測定されることがよくあります。せん断弾性率は、応力と歪みの比率でもあります。 材料の弾性率の値は、永久変形を受ける前に材料をどれだけ引き伸ばすことができるかに基づいています。

弾性率は、多くの場合ヤング率と同じ測定値です。ヤング率は、具体的には、縦方向の応力に対する縦方向のひずみとして定義される固体の線形応力の測定値です。 この一連の測定で密接に関連するもう1つの値は、体積弾性率です。これは、ヤング率を取得し、空間の3次元すべてに適用します。 体積弾性率は、変形する圧力があらゆる側面から普遍的に加えられたときの固体の弾性を測定し、材料が圧縮されたときに起こることの反対です。 これは、体積応力を体積ひずみで割った値であり、一例では、真空中に置かれたときに内部圧力下で均一な固体に何が起こるかとして視覚化でき、すべての方向に膨張します。