Upogibni modul je merilo, kako se bo določen material napenjal in potencialno celo deformiral, ko se nanj uporabi teža ali sila. To je pomemben izračun na inženirskih in arhitekturnih področjih, saj pove gradbenikom in oblikovalcem največjo težo, ki jo lahko prenesejo različni materiali. Izračuni pogosto oblikujejo odločitve pri gradnji in oblikovanju vsega, od nebotičnikov in domov do industrijskih strojev, avtomobilov in osnovnih potrošniških naprav. Posledično ima pomembno vlogo v civilnem, mehanskem in letalskem inženirstvu in oblikovanju ter se pogosto uporablja za izbiro pravih materialov za dele, ki bodo vzdrževali obremenitve brez upogibanja ali upogibanja.
Razlike v materialu
V osnovi izračun opisuje sposobnost materiala s specifičnim presekom, da se upre upogibanju, ko je pod obremenitvijo. Vendar se število nujno razlikuje glede na vrsto materiala. Tudi površine in strukture, ki so videti primerljive, imajo lahko različne zmogljivosti, ko gre za nosilnost.
Nodularni materiali, kot sta jeklo in medenina, ki se lahko pred okvaro zelo deformirajo, imajo na primer dobro opredeljeno razvrstitev modulov. Krhki materiali, kot sta steklo in beton, imajo običajno malo ali nič plastične deformacije pred okvaro. Iz tega razloga številni krhki materiali nimajo jasno opredeljene mere in jih pogosto opisuje njihova upogibna trdnost – kar je največja količina upogibne napetosti, ki jo je mogoče uporabiti, preden pride do zloma ali okvare materiala.
Razmerje med stresom in obremenitvijo
Izraz se uporablja za opredelitev razmerja med upogibno napetostjo in posledično obremenitvijo. Deformacija je merilo količine, ki jo bo material deformiral, ko se pojavi napetost. Elastična deformacija je reverzibilna in bo izginila po odstranitvi napetosti, kar pomeni, da se bo material vrnil v prvotno stanje. Pri visokih ravneh napetosti pa se material trajno deformira in se običajno ne vrne v prvotne dimenzije. To se imenuje “plastična deformacija” ali “popuščanje”.
Izris krivulje
Inženirji in arhitekti običajno narišejo modul na grafu, ki lahko služi kot vizualna predstavitev medsebojnega delovanja stresa in deformacije. Rezultat je običajno znan kot “krivulja napetost-deformacija” in kaže, kako se deformacija spreminja z uporabljeno upogibno napetostjo. Naklon te krivulje v območju, kjer se pojavi elastična deformacija, določa upogibni modul materiala. Merske enote so v večini primerov funti na kvadratni palec (psi) ali newtoni na kvadratni meter, morda bolj znani kot paskali (Pa).
Lab Testi
Dejansko je lahko natančno merjenje upogibnega modula nekoliko zapleteno, vendar se skoraj vedno določi z vrsto intenzivnih laboratorijskih testov. V večini primerov bodo inženirji začeli z vzorcem ciljnega materiala določene oblike in znanih dimenzij. “Preizkus upogiba” je v bistvu meritev sile, potrebne za upogibanje vzorca, ki je pogosto znan kot “žarek”, ki ima določene dimenzije. Tehniki običajno uporabljajo silo na treh točkah: žarek je običajno podprt na spodnji strani blizu obeh koncev, sila pa deluje na vrh na sredinski točki, med spodnjimi podporami. To je znano kot tritočkovni pogoji obremenitve. Ko je sila vnesena, se vsak odklon ali premikanje žarka izmeri in zabeleži ter nato analizira.
Upogibni modul je bil določen za široko paleto konstrukcijskih materialov, vključno s kovinami, lesom, steklom, betonom in plastiko. Običajno se meri pri sobni temperaturi. Lastnosti nekaterih materialov, kot je veliko plastike, se bodo spreminjale s temperaturo. Preskus upogiba se včasih izvaja pri nižjih ali višjih temperaturah, da se simulira predvideno okolje končne uporabe; tovrstno znanje je zelo pomembno za ljudi, ki gradijo na visoki nadmorski višini ali v ekstremnih podnebnih razmerah, zlasti na arktičnih območjih ali blizu ekvatorja.