مدول برشی معیاری است که نسبت تنش برشی به کرنش برشی را اندازه گیری می کند. این پارامتر همچنین به عنوان مدول صلبیت (Modulus Of Rigidity) نیز شناخته می شود و در منابع مختلف با پارامترهای G، S یا µ نشان داده می شود.واحد مدول برشی در سیستم SI پاسکال است. اما مقادیر آن معمولاً در مقیاس گیگاپاسکال (GPa) بیان می شوند. در منابع انگلیسی، مدول صلبیت بر حسب پوند بر اینچ مربع (PSI) یا کیلو پوند بر متر مربع (ksi) نشان داده می شود.
مقدار مدول برشی نشان دهنده میزان صلبیت یا سفتی ماده است. به عبارت دیگر، هر چه مدول برشی بیشتر باشد، برای تغییر شکل ماده به نیروی بزرگ تری نیاز است. مقدار کوچک نشان می دهد که ماده جامد نرم یا انعطاف پذیر است، به این معنی که برای تغییر شکل آن نیروی کمی لازم است.در این راستا، از پارامتر مدول صلبیت می توان برای تعریف یک سیال استفاده کرد. یک مایع ماده ای با مدول برشی صفر است، یعنی با هر نیرویی تغییر شکل می یابد.
معادله مدول برشی
مدول برشی با اندازه گیری تغییر شکل یک جامد، با اعمال نیرویی به موازات سطح آن تعیین می شود. این اعمال نیرو در حالی انجام می گیرد که یک نیروی مخالف قطعه را در جای خود نگه می دارد. لازم به ذکر است نسبت تغییرات طول به طول اولیه (کرنش) را می توان با تانژانت θ برابر دانست. θ زاویه ای است که در اثر تغییر شکل حاصل از نیروی اعمال شده ایجاد می شود.
مواد همسانگرد و ناهمسانگرد
بعضی از مواد از نظر برشی ایزوتروپیک (همسانگرد) هستند. به این معنی که تغییر شکل در پاسخ به نیرو بدون ترجیح به جهت گیری خاصی انجام می گیرد. به عبارتی تغییر شکل در همه جهت ها یکسان است.در مقابل، مواد آنیزوتروپیک (ناهمسانگرد) قرار دارند. این مواد با اعمال تنش یا فشار در جهت های مختلف، پاسخ های متفاوتی از خود نشان می دهند.
به عنوان مثال، رفتار یک تکه چوب و چگونگی پاسخ آن به نیرو را در نظر بگیرید. بدیهی است که اگر نیرو به موازات آن اعمال شود، پاسخ چوب با حالتی که نیرو عمود بر آن وارد شود یکسان نخواهد بود.یا مثلا پاسخگویی الماس به اعمال نیرو را در نظر بگیرید. تغییر شکل ایجاد شده در اثر تنش برشی در الماس بستگی زیادی به جهت گیری نیرو در راستای ساختار کریستالی آن دارد.
اثر دما و فشار بر کرنش برشی
همان طور که انتظار می رود، واکنش ماده به نیروی اعمالی با تغییرات دما و فشار تغییر می کند. به طور معمول، مدول برشی فلزات با افزایش دما کاهش می یابد. همچنین صلبیت نیز با افزایش فشار اعمالی کاهش می یابد.برای پیش بینی اثرات دما و فشار بر روی مدول برشی سه مدل توسعه داده شده است:
برای فلزات منطقه ای از دما و فشار وجود دارد که تغییر در مدول صلبیت به صورت خطی است. خارج از این محدوده بررسی رفتار ماده نیاز به مدل سازی های پیچیده ای دارد.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
