Στην επιστήμη, τι είναι το συντελεστή διάτμησης;

Το συντελεστή διάτμησης, το οποίο επίσης συχνά αναφέρεται ως συντελεστής ακαμψίας ή συντελεστή στρέψης, είναι ένα μέτρο της άκαμπτης ή σκληρής φύσης διαφορετικών τύπων στερεών υλικών.Προέρχεται από την αναλογία του υλικού της τιμής διατμητικής τάσης με εκείνη της διατμητικής πίεσης.Η διατμητική τάση είναι μια τιμή του πόσο δύναμη εφαρμόζεται σε μια τετραγωνική περιοχή ενός υλικού, που συνήθως μετράται σε τιμές πίεσης των pascals.Το στέλεχος είναι η ποσότητα που το υλικό έχει παραμορφωθεί υπό τάση διαιρούμενο με το αρχικό του μήκος.Η τιμή του συντελεστή διάτμησης είναι πάντα ένας θετικός αριθμός και εκφράζεται ως ποσότητα δύναμης ανά περιοχή μονάδας, η οποία γενικά καταγράφεται ως μετρική gigapascals (GPA) επειδή οι τιμές είναι πιο πρακτικές από τα αγγλικά ισοδύναμα.

Δεδομένου ότι τα gigapascals ίσα δισεκατομμύρια pascals της δύναμης ανά μονάδα επιφάνειας, οι αριθμοί συντελεστή διάτμησης μπορεί μερικές φορές να φαίνονται απατηλά μικροί.Ένα παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο μπορούν να αποδειχθούν οι τιμές του συντελεστή διάτμησης όταν μετατρέπονται σε αγγλικές τιμές λίρες ανά τετραγωνική ίντσα (lb/in ² ).Το Diamond εκτιμάται ότι έχει συντελεστή ακαμψίας 478 GPa (69.328.039 lb/in ² ), καθαρό αλουμίνιο ένα από 26 GPa (3.770.981 lb/in ² ) και το καουτσούκ κυμαίνεται από 0.0002 έως 0.001 GPa (29 έως 145lb/in ² ).Για να γίνει αυτές οι μονάδες πιο πρακτικές με τους αγγλικούς αριθμούς, η πρακτική είναι να τις εκφράζετε σε kips ανά τετραγωνική ίντσα, όπου ένα KIP είναι ίσο με βάρος 1.000 λίβρες.στη θερμοκρασία περιβάλλοντος όταν μετράται η τιμή.Καθώς αυξάνεται η τιμή του συντελεστή διάτμησης, αυτό δείχνει ότι απαιτείται πολύ μεγαλύτερη δύναμη ή στρες για την καταπόνηση ή την παραμόρφωσή της κατά μήκος του επιπέδου της κατεύθυνσης της δύναμης.Οι ίδιες οι τιμές του στελέχους τείνουν να είναι μάλλον μικρές, ωστόσο, στους υπολογισμούς, επειδή το στέλεχος είναι μόνο ένα μέτρο παραμόρφωσης ενός στερεού υλικού πριν σπάσει ή κατάγματα.Τα περισσότερα στερεά όπως τα μέταλλα θα τεντώσουν μόνο ένα μικρό ποσό πριν σπάσουν.

Η εξαίρεση σε αυτόν τον περιορισμό στις μικρές τιμές καταπόνησης είναι ελαστικά υλικά όπως το καουτσούκ, τα οποία μπορούν να τεντώσουν πολύ πριν από την υποβάθμιση.Αυτά τα υλικά συχνά μετριούνται αντ 'αυτού χρησιμοποιώντας το συντελεστή διάτμησης της ελαστικότητας, το οποίο είναι επίσης μια αναλογία στρες έναντι στελέχους.Οι τιμές για το μέτρο της ελαστικότητας στα υλικά βασίζονται στο πόσο ένα υλικό μπορεί να τεντωθεί πριν υποβληθεί σε μόνιμη παραμόρφωση.

Το μέτρο ελαστικότητας είναι συχνά η ίδια μέτρηση με το μέτρο του Young, το οποίο είναι ειδικά ένα μέτρο γραμμικής τάσης σε ένα στερεόορίζεται ως διαμήκη καταπόνηση σε διαμήκη τάση.Μια άλλη στενά συνδεδεμένη αξία σε αυτή τη σειρά μετρήσεων είναι το συντελεστή χύδην, το οποίο παίρνει το μέτρο του Young και το εφαρμόζει και στις τρεις διαστάσεις στο διάστημα.Ο συντελεστής χύδην μετρά την ελαστικότητα ενός στερεού όταν η πίεση για παραμόρφωση εφαρμόζεται παγκοσμίως από όλες τις πλευρές και είναι το αντίθετο από το τι συμβαίνει όταν ένα υλικό είναι συμπιεσμένο.Είναι μια τιμή ογκομετρικής τάσης διαιρούμενη με ογκομετρική καταπόνηση και μπορεί να απεικονιστεί σε ένα παράδειγμα ως αυτό που θα συνέβαινε σε ένα ενιαίο στερεό υπό εσωτερική πίεση όταν τοποθετείται σε κενό, γεγονός που θα την αναγκάσει να επεκταθεί προς όλες τις κατευθύνσεις.