Inom vetenskap, vad är skjuvmodul?
Skjuvmodul, som också ofta kallas modulen för styvhet eller vridningsmodul, är ett mått på den styva eller styva naturen hos olika typer av fasta material. Det härrör från materialets förhållande mellan skjuvspänningsvärdet och skjuvspänningen. Skjuvspänning är ett värde på hur mycket kraft som appliceras på en kvadratisk yta av ett material, vanligtvis mätt i tryckvärden för pascaler. Stam är den mängd som materialet har deformerats under spänning dividerat med dess ursprungliga längd. Skjuvmodulvärdet är alltid ett positivt tal och uttrycks som en mängd kraft per enhetsarea, vilket vanligtvis registreras som metriska gigapascaler (GPa) eftersom värdena är mer praktiska än engelska ekvivalenter.
Eftersom gigapascals är lika med miljarder kraftpascaler per enhetsareal kan skjuvmodulantal ibland se bedrägligt litet ut. Ett exempel på hur stora skjuvmodulvärden kan demonstreras när de konverteras till engelska värden på pund per kvadrat tum (Ib / i 2 ). Diamond uppskattas ha en styvhetsmodul på 478 GPa (69 328 039 Ib / i 2 ), rent aluminium en av 26 GPa (3 770 981 Ib / i 2 ) och gummi varierar från 0,0002 till 0,001 GPa (29 till 145 Ib / in 2) ). För att göra dessa enheter mer praktiska med engelska siffror är det att uttrycka dem i kips per kvadrat tum, där ett kip är lika med en vikt på 1 000 pund.
Ju hårdare ett ämne är, desto högre skjuvmodulvärde beror på omgivningstemperaturen när värdet mäts. När skjuvmodulvärdet stiger, indikerar detta att en mycket större mängd kraft eller spänning krävs för att anstränga eller deformera det längs kraftsriktningens plan. Stamvärdena tenderar dock att vara ganska små i beräkningarna, eftersom belastningen endast är ett mått på deformation av ett fast material innan det går sönder eller spricker. De flesta fasta ämnen som metaller sträcker sig endast en liten mängd innan de bryts ned.
Undantaget från denna begränsning av små belastningsvärden är elastiska material som gummi, som kan sträcka sig mycket innan de försämras. Dessa material mäts ofta istället med användning av skjuvmodulen för elasticitet, vilket också är ett förhållande mellan spänning och belastning. Värden för elasticitetsmodulen på material baseras på hur mycket ett material kan sträckas innan det genomgår permanent deformation.
Elasticitetsmodulen är ofta samma mätning som Youngs modul, som specifikt är ett mått på linjär spänning på ett fast ämne definierat som längsgående belastning till längsspänning. Ett annat nära besläktat värde i denna serie mätningar är bulkmodul, som tar Youngs modul och tillämpar den på alla tre dimensioner i rymden. Massmodul mäter elasticiteten hos ett fast ämne när trycket för att deformera det appliceras universellt från alla sidor, och är motsatsen till vad som händer när ett material komprimeras. Det är ett värde på volumetrisk spänning dividerat med volumetrisk spänning och kan visualiseras i ett exempel som vad som skulle hända med ett enhetligt fast ämne under inre tryck när det placeras i ett vakuum, vilket skulle göra att det expanderar i alla riktningar.