Elastisitetsmodul

Elastisitetsmodulen, E-modulen, eller Youngs modul er i et materiale forholdet mellom fasthet og forlengelse. Denne er beskrivende for et materiales motstandsevne mot elastisk deformasjon. Jo høyere elastisitetsmodulen er desto stivere er materialet.

Elastisk deformasjon forutsetter at et materiale også går tilbake til sin opprinnelige form når en belastning fjernes. Dette i motsetning til plastisk deformasjon hvor materialet ikke går tilbake til sin opprinnelige form. Den forutsetter også lineær proposjonalitet mellom deformasjon og kraft.

 Målemetoder 
Den mest presise måten å måle elastisitetsmodulen på er å måle hastigheten av lyd gjennom materialet, siden hastigheten av lydbølgene, vl, avhenger av elastisitetsmodulen og materialets tetthet, ρ (rho):

 vl =(E/ρ)1/2 

En annen metode er å måle materialets egenfrekvens (resonans) gjennom å måle svingningene av en tynn stav av ønsket materiale, opphengt i begge ender, med en tung masse, M, påført på midten, slik at stavens egen masse kan neglisjeres.

Når stavens diameter er d, lengden er l og f er svingningssykluser per sekund (Hertz) vil

 E= 16π*M*l3*f2/3d4

Det er også mulig å utsette masseblokken for en kjent kraft og deretter måle tøyningen, men dette er ofte vanskelig da elastisitetsmodulen ofte er stor i forhold til forlengelsen som oppstår, og den vil dermed være vanskelig å måle visuelt. Det er også andre effekter, som kryp/siging og defleksjon, som kan påvirke tøyningen og gjøre måling av elastisitetsmodulverdier vanskelig. Innenfor bergmekanikk er imidlertid denne måten å beregne elastisitetsmodulverdier vanlig.

I en slik enaksiell kompresjonstest beregnes elastisitetsmodulen fra følgende ligning:

 Bakgrunn 
Det er to punkter som i størst grad påvirker elastisitetsmodulen.

Atomenes pakkestruktur
Interatomære bånd
Primære bånd
Sekundære bånd

 Omtrentlige verdier for noen faste stoffer 
 Materiale Elastisitetsmodul, E [GPa] [MPa] Gummi 0.01-0.1 10-100 Polyetylen med lav tetthet 0.2 200 Polypropylen 1.5-2 1500-2000 Polyetylentereftalat 2-2.5 2000-2500 Polystyren 3-3.5 3000-3500 Nylon 2-4 2000-4000 Eik (tre) (langs fibrene) 11 11 000 Høyfast betong (under trykk) 30 30 000 Magnesium (metall) 45 45 000 Aluminium  70 70 000 Glass (alle typer) 72 72 000 Messing og bronse 103-124 103 000-124 000 Titan (Ti) 105-120 105 000-120 000 Karbonfiberforsterket plast  150 150 000 Smijern og stål 190-210 190 000-210 000 Wolfram (W) 400-410 400 000-410 000 Silisiumkarbid (SiC) 450 450 000 Wolframkarbid (WC) 450-650 450 000-650 000 Nanorør i karbon   ca. 1,000 ca. 1 000 000 Diamant 1,050-1,200 1 050 000-1 200 000

Kilder


Kategori:Materialegenskaper