Trong khoa học, mô đun cắt là gì?

Mô đun cắt, cũng thường được gọi là mô đun của mô đun cứng hoặc xoắn, là thước đo tính chất cứng hoặc cứng của các loại vật liệu rắn khác nhau.Nó có nguồn gốc từ tỷ lệ vật liệu của giá trị ứng suất cắt của nó so với biến dạng cắt.Ứng suất cắt là giá trị của bao nhiêu lực được áp dụng cho một diện tích vuông của vật liệu, thường được đo bằng các giá trị áp suất của pascal.Strain là lượng mà vật liệu đã biến dạng dưới ứng suất chia cho chiều dài ban đầu của nó.Giá trị mô đun cắt luôn là một số dương và được biểu thị bằng một lượng lực trên một đơn vị diện tích, thường được ghi là gigapascal số liệu (GPA) vì các giá trị thực tế hơn các tương đương tiếng Anh.Vì gigapascals bằng hàng tỷ đồng của lực trên một đơn vị diện tích, số lượng mô đun cắt đôi khi có thể trông nhỏ.Một ví dụ về cách thể hiện các giá trị mô đun cắt lớn khi chúng được chuyển đổi thành giá trị tiếng Anh là pound trên mỗi inch vuông (lb/in

2).Kim cương được ước tính có một mô đun độ cứng là 478 GPa (69.328.039 lb/trong

2), nhôm tinh khiết một trong 26 GPa (3,770,981 lb/trong

2)lb/in ² ).Để làm cho các đơn vị này thực tế hơn với các số tiếng Anh, thực tế là thể hiện chúng bằng các kips trên mỗi inch vuông, trong đó một KIP bằng trọng lượng 1.000 pounds.trên nhiệt độ môi trường khi giá trị được đo.Khi giá trị mô đun cắt tăng, điều này chỉ ra rằng một lượng lực hoặc ứng suất lớn hơn nhiều là cần thiết để căng thẳng hoặc biến dạng nó dọc theo mặt phẳng của hướng của lực.Tuy nhiên, các giá trị biến dạng có xu hướng khá nhỏ, tuy nhiên, trong các tính toán, bởi vì biến dạng chỉ là thước đo biến dạng của vật liệu rắn trước khi nó bị vỡ hoặc gãy xương.Hầu hết các chất rắn như kim loại sẽ chỉ kéo dài một lượng nhỏ trước khi phá vỡ.Ngoại lệ cho giới hạn này đối với các giá trị biến dạng nhỏ là các vật liệu đàn hồi như cao su, có thể kéo dài rất nhiều trước khi xuống cấp.Các vật liệu này thường được đo thay vào đó bằng cách sử dụng mô đun cắt có độ đàn hồi, cũng là tỷ lệ ứng suất so với căng thẳng.Các giá trị cho mô đun đàn hồi trên vật liệu dựa trên mức độ vật liệu có thể được kéo dài trước khi nó trải qua biến dạng vĩnh viễn. Mô đun đàn hồi thường là cùng một phép đo như mô đun Youngs, cụ thể là thước đo ứng suất tuyến tính trênđược định nghĩa là căng thẳng theo chiều dọc cho căng thẳng theo chiều dọc.Một giá trị liên quan chặt chẽ khác trong loạt các phép đo này là mô đun số lượng lớn, đưa các mô đun Youngs và áp dụng nó cho cả ba chiều trong không gian.Mô đun số lượng lớn đo độ đàn hồi của chất rắn khi áp lực biến dạng nó được áp dụng phổ biến từ tất cả các phía, và ngược lại với những gì xảy ra khi một vật liệu được nén.Đó là một giá trị của ứng suất thể tích chia cho chủng thể tích, và có thể được hình dung trong một ví dụ như những gì sẽ xảy ra với một chất rắn đồng nhất dưới áp suất bên trong khi được đặt trong chân không, điều này sẽ khiến nó mở rộng theo mọi hướng.