Что такое мю в сопромате

7.5. Сопротивление материалов

Модуль Юнга (модуль упругости первого рода) Е, МПа, Н/мм 2 — постоянная упругости в законе Гука в пределах, когда деформация пропорциональна напряжению.

Модуль Юнга численно равен напряжению, увеличивающему длину образца в два раза: для стали, Е_ст = (2,0-2,2)×10 5 МПа; для чугуна, Е_ч = 1,2×10 5 МПа;
для меди, Е_м = 1,0×10 5 МПа; для алюминия, Е_ал = 0,6×10 5 МПа; для каната, Е_к = (1,1-1,7)×10 5 МПа: канат с органическим сердечником, Е_о = (1,1-1,3)×10 5 МПа; канат с металлическим сердечником, Е_мет = 1,4×10 5 МПа; канат закрытый, Е_з = 1,7×10 5 МПа.

Закон Гука: возникающее удлинение образца Δl под действием внешней силы Р пропорционально величине действующей силы, первоначальной длине l и обратно пропорционально площади поперечного сечения S:

Δl = (l × Р) / (Е × S) или р = Е × ε,

где р = Р / S — напряжение; ε = Δl / l — относительная продольная деформация.

Материалы разделяются на хрупкие и пластичные. Хрупкие вещества
разрушаются при очень малых относительных удлинениях. Хрупкие материалы обычно выдерживают, не разрушаясь, большее сжатие, чем растяжение.

Совместно с деформацией растяжения наблюдается уменьшение диаметра образца. Если Δd — изменение диаметра образца, то ε₁ = Δd / d принято называть относительной поперечной деформацией. Абсолютная величина μ = ε₁ / ε носит название коэффициента поперечной деформации — коэффициента Пуассона. Коэффициент Пуассона для стали: μ_ст = 0,3.

Сдвиг — деформация, при которой все слои тела, параллельные некоторой плоскости, смещаются друг относительно друга.

Закон Гука для деформации сдвига: р = G × α, где G — модуль сдвига;
α — угол сдвига (относительный сдвиг). Модуль упругости стали при сдвиге:
G_ст = 0,8×10 5 МПа.

Соотношение между упругими постоянными: G = Е / 2 × (1 + μ).

Температурный коэффициент линейного расширения — величина, равная среднему (в интервале температур [0; t] °С) относительному удлинению тела (град -1 ): α = (l₁ – l) / (t × l₀). Температурный коэффициент линейного
расширения: для стали, α_ст = (11-12)×10 -6 град -1 ; для меди, α_м = 16,5×10 -6 град -1 ;
для алюминия, α_ал = 23,0×10 -6 град -1 .

Отсутствие тепловых зазоров приводит к возникновению значительных сил, определяемых площадью сечения вала:

где E — модуль Юнга, МПа; S — площадь сечения вала, м 2 ; α — коэффициент линейного расширения, град -1 ; Δt — повышение температуры, °С.

Предел текучести — напряжение, при котором появляется текучесть (увеличение деформации без увеличения деформирующей силы). Предел текучести: рядовая сталь, σ_т = 200 МПа; сталь средней прочности, σ_т = 400 МПа; легированная сталь, σ_т = 800 МПа.

Предел упругости — напряжение, при котором остаточные деформации впервые достигают некоторой величины, характеризуемой определенным допуском, устанавливаемым техническими условиями.

Предел прочности — напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке,
предшествовавшей разрушению образца.

Усталость — процесс постепенного возникновения и развития трещины в материале под воздействием многократно повторяющихся силовых
воздействий.

Предел выносливости — наибольшее напряжение, которое может выдержать материал при заданном числе циклов нагружения.

Ползучесть — нарастание во времени пластической деформации материала при силовых воздействиях, меньших чем те, которые вызывают остаточную деформацию.

Подобные посты

7.7. Обработка поверхности

Обозначение шероховатости поверхности (смотри таблицу 7.3, таблицу 7.4): – знак I применяется для поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается; – знак II применяется для поверхности, которая должна быть обработана удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, сверлением, шлифованием, полированием, травлением и т.п.; – знак III применяется для поверхности, образуемой без удаления слоя материала, например, литьём, […]

7.6. Основы термообработки

Термообработка металлов и их сплавов — процесс целесообразно выбранных операций нагрева и охлаждения, в результате которого повышаются механические свойства, изменяются физические свойства, а следовательно, увеличивается срок эксплуатации деталей. Основными видами термообработки являются: отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

7.4. Мерительный инструмент

Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. — Донецк: Юго-Восток, 2011. — 238 с. Мерительный инструмент В зависимости от назначения в процессе производства средства измерения и контроля линейных и угловых величин подразделяются на группы.

ПроСопромат.ру

Технический портал, посвященный Сопромату и истории его создания

Обозначения

Какие обозначения приняты в сопромате?

Для обозначения понятий в сопромате существует сложившаяся в мировой системе практика обозначений на основе Стандарта ИСО № 3898 (Международная организация по стандартизации , ИСО ( International Organization for Standardization , ISO ), занимающаяся выпуском стандартов) , в которой предусмотрено применение латинских и греческих букв, специальных обозначений и т.д.

А – площадь поперечного сечения брутто, м 2 ;

а – размер стороны прямоугольника, м;

а – расстояние между параллельными осями, м;

а – длина силового участка, м;

а – ордината эпюры изгибающих моментов, Нм;

b – расстояние между параллельными осями, м;

b – ширина сечения, м;

b – ордината эпюры изгибающих моментов, Нм;

С – центр тяжести сечения;

с – размер сечения или его части, м;

с – длина силового участка, м;

с – ордината эпюры изгибающих моментов, Нм;

D – диаметр наружный сечения, м;

d– ордината эпюр изгибающих моментов, м;

d– диаметр внутренний сечения, м;

Е – модуль упругости I рода, модуль Юнга, Па;

F – сила, Н;

— 1 единичная сила, н;

G – модуль сдвига, Па;

g – ускорение свободного падения (м/с 2 );

Н – высота падения ударяющего тела, м;

h — высота сечения, м;

h — размер сечения по высоте, м;

I_x, I_y – осевые моменты инерции сечения, м 4 ;

I_ρ – полярный момент инерции сечения, м 4 ;

I_max, I_min – главные центральные моменты инерции сечения, м 4 ;

i – индекс у сил и усилий;

k_σ, k_τ– эффективные коэффициенты концентрации напряжений, безразмерные;

ℓ — длина стержня или силового участка, м;

М – сосредоточенный момент, Нм;

М_х, М_у – изгибающие моменты (внутренние), Нм;

М_к – крутящий момент (внутренний, может обозначаться Т (фр.)).

М_к, М_н – значения внутренних изгибающих моментов в конце и начале силового участка, Нм;

— единичная пара сил,

N – нормальная или продольная сила (внутренняя), н;

n – коэффициент запаса прочности (может быть обозначен как k);

[n] или n_adm – допускаемый коэффициент запаса прочности;

[n_уст ] или n_{уст adm}– допускаемый коэффициент запаса на устойчивость;

n_в – скорость вращения вала, об/мин;

Р – полное напряжение, Па;

Q (Q_x, Q_y) – поперечная сила (внутренняя), н;

q – погонная нагрузка, н/м;

q_σ,q_τ – коэффициенты чувствительности к концентрации напряжений, безразмерная;

R – равнодействующая сил, н;

S_x, S_y – статические моменты площади сечения, м 3 ;

, — статические моменты площади отсеченной части сечения относительно нейтральной линии, м 3 ;

t_i – усилие в ветви ремня (ременной передачи), н;

u – удельная потенциальная энергия деформирования;

u_р – удельная потенциальная энергия изменения формы;

u_max, u_min – главные центральные оси;

u – перемещение в направлении оси Х, м;

v – перемещение в направлении оси у, м;

v – скорость ударяющего тела. м/с 2 ;

w – перемещение в направлении оси z, м;

W_i – мощность, передаваемая шестерней, колесом и т.п., кВт;

W_x, W_y – осевые моменты сопротивления, м 3;

W_ρ – полярный момент сопротивления, м 3 ;

W_к – момент сопротивления при кручении, м 3 ;

х – горизонтальная ось сечения;

у – вертикальная ось сечения;

х₀, у₀ – центральные оси сечения;

y_max – координата точки, наиболее удаленной от нейтральной линии;

[σ] или σ_adm – допускаемое напряжение, Па;

σ_к – критическое напряжение, Па;

τ (τ_ху, τ_уz, τ_zx) – касательное напряжение, Па;

φ – угол поворота сечения при кручении, град;

φ – коэффициент понижения допускаемого напряжения, безразмерный;

α – угол, определяющий положение осей, град;

α₀ – угол, определяющий положение главных центральных осей, град;

β_σ β_τ – коэффициент, учитывающий влияние качества поверхности на усталость, безразмерная;

γ – удельный вес, н/м 3 ;

∆ – перемещение (линейное, м; угловое, рад);

∆ℓ – абсолютная линейная деформация (удлинение или укорочение), м;

∆b – абсолютная поперечная деформация, м;

∆S – абсолютный сдвиг, м;

ε – относительная линейная деформация, безразмерная;

ε_пр, ε_поп – относительные продольная и поперечная деформации, безразмерные;

ε_σ ε_τ – коэффициенты, учитывающие влияние размеров деталей на предел выносливости, безразмерные;

θ – относительный (погонный) угол поворота, рад/м;

λ – гибкость стержня, безразмерная;

μ – коэффициент Пуассона, безразмерная;

ν – коэффициент приведения длины, безразмерная;

σ (σ_х, σ_у, σ_z) – нормальное напряжение, Па;

σ₁, σ₂, σ₃ – главные напряжения, Па;

σ_пр или σ_pr– предел пропорциональности, Па;

Модуль Юнга

Модуль Юнга (модуль упругости) — это физическая величина, которая характеризует свойства какого-либо материала сгибаться или растягиваться под воздействием силы; по сути именно от этого зависит жёсткость тела.

Это свойство любого материала, и оно зависит от температуры и оказываемого давления.

В физике упругость — это свойство твёрдых материалов возвращаться в свою первоначальную форму и размер после устранения сил, которые применялись при деформации.

Другими словами: когда тело деформируется, то появляется сила, которая стремится восстановить первоначальную форму и размер тела. Сила упругости является этой проявляющейся силой. Также она представляет собой следствие электромагнитного взаимодействия между частицами.

Низкое значение модуля Юнга означает, что изучаемое твёрдое тело является эластичным.

Высокое значение модуля Юнга означает, что изучаемое твёрдое тело является неэластичным или жёстким.

Примеры значений модуля Юнга (упругости) для:

• (т.е. для резины он в 5 раз меньше стали)

Таблица

Большинство материалов имеют значение E очень высокого порядка, поэтому они записываются при помощи «гигапаскалей» ([ГПа]; ).

Единица измерения и формулы

Единица измерения модуля Юнга в СИ — Ньютон на метр в квадрате (Н/м²), т.е. Паскаль (Па).

Формулы

Существует несколько формул, из которых можно вычислить модуль Юнга. Например, закон Гука.

Закон Гука

Можно вычислить модуль Юнга через эти формулы (мы это и сделаем на примере). Из-за этого закона существуют несколько интересных равенств, которые могут быть полезны для расчётов.

Закон Гука (этот описывает явления в теле, в дифференциальной форме):

• σ — механическое напряжение
• E — модуль Юнга (модуль упругости)
• ε — относительное удлинение

Закон Гука (этот описывает явления в теле)

• Fупр — сила упругости
• k × Δl — удлинение тела

• Fупр — сила упругости
• E — модуль Юнга (модуль упругости)
• S — площадь поперечного сечения
• l — первоначальная длина тела
• Δl — удлинение тела

• Fупр/S — механическое напряжение, обозначается как σ
• Δl/l — относительное удлинение, обозначается как ε

Следует заметить, что этот закон действует до той точки, когда материал необратимо деформируется и уже не возвращается в свою первоначальную форму. В какой точке это происходит, уже зависит от материала. Если материал очень жёсткий (значит высокое показание модуля упругости), то эта точка может совпадать с разрывом/деформацией.

Другие формулы вычисления модуля Юнга (модуля упругости)

• E — модуль Юнга (модуль упругости)
• k — жёсткость тела
• l — первоначальная длина стержня
• S — площадь поперечного сечения

Либо можно выразить k (жёсткость тела):

• k — жёсткость тела
• E — модуль Юнга (модуль упругости)
• S — площадь поперечного сечения
• l — первоначальная длина стержня/тела

Пример решения задачи (через закон Гука):

Проволока длиной 2,5 метра и площадью поперечного сечения 2,5 миллиметра² удлинилась на 1 миллиметр под действием силы 50 ньютонов. Определить модуль Юнга.

• l = 2,5 м
• F = 50 H
• E = ?

Будем искать через закон Гука (σ = E × ε).

Помним из закона Гука:

σ = F / S (помните, что Fупр/S — механическое напряжение, обозначается как σ)